(Imagem: © European Southern Observatory)
A maioria das estrelas no universo hoje são encontradas em galáxias massivas chamadas elípticas, nomeadas por sua forma de círculo esticado. Ao contrário da nossa própria galáxia, que é uma espiral com braços estendendo-se do centro, as bordas das galáxias elípticas são suaves.
À primeira vista, essas galáxias podem parecer sistemas simples. No entanto, eles estão entre os objetos mais misteriosos do cosmos. Galáxias elípticas hospedam estrelas extremamente antigas e não estão formando estrelas novas.
Exatamente como essas galáxias mortas se formam é uma questão que astrônomos teóricos e observacionais vêm tentando responder há muito tempo. Nosso novo estudo, publicado na Nature Astronomy, pode ajudar a resolver esse quebra-cabeça.
Estrelas se formam quando enormes nuvens de gás dentro das galáxias entram em colapso sob a gravidade. Eventualmente, massa suficiente se aglomera e uma estrela é formada. Mas as galáxias precisam de gás para que isso aconteça. Nossa equipe detectou uma galáxia, chamada ID2299, que está ejetando quase metade de seu gás de formação estelar. A galáxia está jogando fora o equivalente a 10.000 Sóis por ano em gás, removendo 46% do gás frio total que a galáxia contém.
Como a galáxia também está formando estrelas muito rapidamente, centenas de vezes mais rápido do que a Via Láctea, o gás que resta será rapidamente consumido. No ritmo atual, o ID2299 será encerrado em apenas algumas dezenas de milhões de anos. Isso é muito mais rápido do que a duração típica dos episódios de formação de estrelas em galáxias, que é de alguns bilhões de anos.
Caudas de maré
Esta ejeção massiva excepcional está sendo causada por uma cauda de maré, produzida pela fusão da galáxia com outra galáxia. Caudas de maré são fluxos alongados de estrelas e gás que se estendem para o espaço interestelar, como resultado das forças de maré causadas pela interação – como a atração da maré da lua na Terra.
Caudas de maré são comumente vistas em galáxias próximas que se fundem, mas é difícil identificá-las no universo distante por causa de sua baixa luminosidade. Felizmente, embora o ID2299 tenha sido observado em uma época em que o universo tinha apenas 4,5 bilhões de anos (nosso universo agora tem cerca de 14 bilhões de anos), fomos capazes de ver essa ejeção quando começou a acontecer, quando essas caudas estão geralmente em seus mais brilhantes.
Nós descobrimos esta galáxia excepcional inspecionando um levantamento de galáxias feito com o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), projetado para estudar as propriedades do gás frio em mais de 100 galáxias no universo distante. Dados do ALMA forneceram o espectro do gás frio de formação de estrelas. A ejeção foi observada como uma linha de emissão ampla, perto da linha de emissão muito proeminente associada à galáxia. A partir desse espectro, pudemos medir a massa e a velocidade do gás ejetado.
Esta é a primeira vez que observamos uma típica galáxia formadora de estrelas massiva no universo distante prestes a morrer por causa de uma ejeção massiva de gás frio. Nosso estudo fornece uma confirmação observacional importante do fato de que as galáxias podem parar de formar estrelas como resultado da expulsão de gases.
Simulações e resultados observacionais anteriores sugeriram que as ejeções de gás estavam associadas a ventos galácticos produzidos pelo acúmulo de gás em buracos negros supermassivos ou episódios intensos de formação de estrelas. Em nosso estudo, mostramos que a ejeção detectada no ID2299 não pode ser explicada por um vento galáctico. Os resultados podem, portanto, nos levar a revisar nossa compreensão de como as galáxias param de formar suas estrelas.
Nosso estudo mostra que as fusões têm um papel crucial na evolução das galáxias porque são capazes de expelir grandes quantidades de gás das galáxias, interrompendo a formação de estrelas e afetando o crescimento das galáxias.
Estudos futuros com dados mais profundos e de alta resolução nos permitirão entender melhor a dinâmica do gás ejetado no ID2299. Observar mais ejeções em outras galáxias distantes também será importante para entender como esses fenômenos são comuns.
Publicado em 26/01/2021 08h58
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