As primeiras galáxias massivas – aquelas que se formaram nos 3 bilhões de anos após o Big Bang – deveriam conter grandes quantidades de gás hidrogênio frio, o combustível necessário para fazer estrelas. Mas os cientistas observando o universo inicial com o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) e o Hubble Space Telescope descobriram algo estranho: meia dúzia de galáxias massivas antigas que ficaram sem combustível. Os resultados da pesquisa são publicados na Nature.
Conhecidas como galáxias “apagadas” – ou galáxias que interromperam a formação de estrelas – as seis galáxias de alto redshift que foram selecionadas para observação na pesquisa REQUIEM são inconsistentes com o que os astrônomos esperam do universo primitivo.
“As galáxias mais massivas do universo viveram rápido e furiosamente, criando suas estrelas em um período de tempo incrivelmente curto. Gás, o combustível da formação de estrelas, deve ser abundante nesses primeiros tempos do universo”, disse Kate Whitaker, autora principal sobre o estudo, e professor assistente de astronomia na Universidade de Massachusetts, Amherst. “Originalmente, acreditávamos que essas galáxias extintas pisaram no freio apenas alguns bilhões de anos após o Big Bang. Em nossa nova pesquisa, concluímos que as primeiras galáxias não pisavam realmente no freio, mas, ao contrário, funcionavam no vazio . ”
Para entender melhor como as galáxias se formaram e morreram, a equipe as observou usando o Hubble, que revelou detalhes sobre as estrelas que residem nas galáxias. As observações simultâneas com o ALMA revelaram a emissão contínua das galáxias – um traçador de poeira – em comprimentos de onda milimétricos, permitindo à equipe inferir a quantidade de gás nas galáxias. O uso dos dois telescópios é feito por um projeto cuidadoso, já que o objetivo do REQUIEM é usar lentes gravitacionais fortes como um telescópio natural para observar galáxias dormentes com resolução espacial mais alta. Isso, por sua vez, dá aos cientistas uma visão clara das atividades internas das galáxias, uma tarefa muitas vezes impossível com aquelas funcionando no vazio.
“Se uma galáxia não está criando muitas estrelas novas, ela fica muito fraca muito rápido, então é difícil ou impossível observá-las em detalhes com qualquer telescópio individual. O REQUIEM resolve isso estudando galáxias com lentes gravitacionais, o que significa que sua luz é esticada e ampliado à medida que se dobra e se deforma em torno de outras galáxias muito mais próximas da Via Láctea “, disse Justin Spilker, um co-autor do novo estudo e pós-doutorado da NASA Hubble na Universidade do Texas em Austin. “Desta forma, as lentes gravitacionais, combinadas com o poder de resolução e a sensibilidade do Hubble e ALMA, atua como um telescópio natural e faz com que essas galáxias moribundas pareçam maiores e mais brilhantes do que na realidade, permitindo-nos ver o que está acontecendo e o que está acontecendo ‘t. ”
As novas observações mostraram que a cessação da formação de estrelas nas seis galáxias alvo não foi causada por uma súbita ineficiência na conversão de gás frio em estrelas. Em vez disso, foi o resultado do esgotamento ou remoção dos reservatórios de gás nas galáxias. “Ainda não entendemos por que isso acontece, mas as possíveis explicações podem ser que o suprimento de gás primário que abastece a galáxia foi cortado ou talvez um buraco negro supermassivo esteja injetando energia que mantém o gás na galáxia quente”, disse Christina. Williams, um astrônomo da Universidade do Arizona e co-autor da pesquisa. “Essencialmente, isso significa que as galáxias são incapazes de reabastecer o tanque de combustível e, portanto, incapazes de reiniciar o motor na produção estelar.”
O estudo também representa uma série de inovações importantes na medição das primeiras galáxias massivas, sintetizando informações que guiarão os estudos futuros do universo inicial nos próximos anos. “Estas são as primeiras medições do contínuo de poeira fria de galáxias dormentes distantes e, de fato, as primeiras medições desse tipo fora do universo local”, disse Whitaker, acrescentando que o novo estudo permitiu aos cientistas ver a quantidade de gás que cada indivíduo morreu galáxias têm. “Fomos capazes de sondar o combustível da formação de estrelas nessas primeiras galáxias massivas com profundidade suficiente para fazer as primeiras medições da leitura do tanque de gás, dando-nos um ponto de vista crítico das propriedades do gás frio dessas galáxias.”
Embora a equipe agora saiba que essas galáxias estão vazias e que algo as está impedindo de reabastecer o tanque e de formar novas estrelas, o estudo representa apenas o primeiro de uma série de investigações sobre o que fez as primeiras galáxias massivas desaparecerem ou não. “Ainda temos muito que aprender sobre por que as galáxias mais massivas se formaram tão cedo no universo e por que interromperam sua formação estelar quando tanto gás frio estava disponível para elas”, disse Whitaker. “O mero fato de que essas feras massivas do cosmos formaram 100 bilhões de estrelas em cerca de um bilhão de anos e, de repente, encerraram sua formação estelar é um mistério que todos nós adoraríamos resolver, e REQUIEM forneceu a primeira pista.”
Publicado em 24/09/2021 18h40
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