Os astrônomos esperam que as primeiras galáxias, aquelas que se formaram apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, partilhem muitas semelhanças com algumas das galáxias anãs que vemos no Universo próximo hoje.
© NRAO/D. Berry (ilustração do par de galáxias observadas no Universo primordial)
Estes primeiros aglomerados de alguns bilhões de estrelas tornar-se-iam nos blocos de construção das galáxias maiores que passaram a dominar o Universo nos primeiros bilhões de anos.
No entanto, observações em progresso com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), descobriram exemplos surpreendentes de galáxias massivas e repletas de estrelas vistas quando o Cosmos tinha menos de um bilhão de anos. Isto sugere que os blocos de construção galáctica menores foram capazes de se aglomerar em galáxias maiores com bastante rapidez.
As observações ALMA mais recentes empurram esta época de formação de galáxias massivas para ainda mais cedo, identificando duas galáxias gigantes vistas quando o Universo tinha apenas 780 milhões de anos, ou cerca de 5% da sua idade atual. O ALMA também revelou que estas galáxias raramente grandes estão aninhadas dentro de uma estrutura cósmica ainda mais massiva, um halo de matéria escura com uma massa equivalente a vários trilhões de sóis.
As duas galáxias estão tão próximas uma da outra, ou seja, uma distância inferior à distância que separa a Terra do centro da nossa Galáxia, que em breve vão fundir-se para formar a maior galáxia já observada neste período da história cósmica. Esta descoberta fornece novos detalhes sobre a origem das galáxias grandes e o papel que a matéria escura desempenha na produção das maiores estruturas do Universo.
Estas galáxias estão sendo observadas durante um período da história cósmica conhecido como a Época da Reionização, quando a maior parte do espaço intergaláctico estava coberto por um nevoeiro obscuro de hidrogênio gasoso e frio. À medida que mais estrelas e galáxias se formavam, a sua energia eventualmente ionizou o hidrogênio entre as galáxias, revelando o Universo como o vemos hoje.
As galáxias estudadas, conhecidas coletivamente como SPT0311-58, foram originalmente identificadas como uma única fonte pelo South Pole Telescope. Estas primeiras observações indicavam que o objeto estava muito distante e brilhava intensamente no infravermelho, o que significava que era extremamente poeirento e provavelmente passava por um surto de formação estelar. Observações subsequentes com o ALMA revelaram a distância e a natureza dupla do objeto, resolvendo claramente o par de galáxias em interação.
Para fazer esta observação, o ALMA teve a ajuda de uma lente gravitacional, que lhe forneceu um impulso de observação. As lentes gravitacionais formam-se quando um objeto massivo interveniente, como uma galáxia ou um aglomerado galáctico, curva a luz de galáxias ainda mais distantes. No entanto, distorcem a aparência do objeto de estudo, exigindo modelos de computador sofisticados para reconstruir a imagem como pareceria no seu estado inalterado.
Este processo de deconvolução forneceu detalhes intrigantes sobre as galáxias, mostrando que a maior das duas está formando estrelas a um ritmo de 2.900 massas solares por ano. Também contém cerca de 270 bilhões de vezes a massa do nosso Sol em gás e quase 3 bilhões de vezes a massa do Sol em poeira. É uma quantidade enorme de poeira, considerando a idade jovem do sistema.
Os astrônomos determinaram que a rápida formação estelar desta galáxia foi provavelmente desencadeada por um encontro próximo com a sua companheira ligeiramente menor, que já contém aproximadamente 35 bilhões de massas solares em conteúdo estelar e está aumentando a sua taxa de formação de estrelas a um ritmo vertiginoso de 540 massas solares por ano.
Os pesquisadores observam que as galáxias desta época são mais "desarrumadas" do que as que vemos no Universo próximo. As suas formas mais desorganizadas seriam devidas aos vastos reservatórios de gás que "chove" sobre elas e às interações e fusões contínuas com as vizinhas.
As novas observações também permitiram inferir a presença de um halo verdadeiramente massivo de matéria escura ao redor de ambas as galáxias. A matéria escura fornece a atração gravitacional que faz com que o Universo colapse em estruturas (galáxias, grupos e aglomerados de galáxias, etc.).
Através da comparação dos seus cálculos com as previsões cosmológicas atuais foi descoberto que este halo é um dos maiores que deverá ter existido naquela momento.
As próximas observações ALMA deverá ajudar a entender quão rápido estas galáxias se juntaram e melhorar a compreensão da formação de galáxias massivas durante a reionização.
Os resultados foram divulgados na revista Nature.
Fonte: National Radio Astronomy Observatory
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