Descoberto disco giratório e massivo no Universo jovem

No nosso Universo de 13,8 bilhões de anos, a maioria das galáxias como a Via Láctea forma-se gradualmente, atingindo a sua grande massa relativamente tarde. Mas uma nova descoberta feita com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), de uma galáxia massiva e de disco giratório, vista quando o Universo tinha apenas 10% da sua idade atual, desafia os modelos tradicionais de formação de galáxias.

© NRAO/ALMA/S. Dagnello (Disco Wolfe)

A galáxia DLA0817g, apelidada de "Disco Wolfe" em homenagem ao falecido astrônomo Arthur M. Wolfe, é a galáxia de disco giratório mais distante já observada. O poder incomparável do ALMA tornou possível ver esta galáxia girando a 272 km/s, semelhante à nossa Via Láctea.

"Embora estudos anteriores tenham sugerido a existência destas galáxias precoces de disco, ricas em gás e giratórias, graças ao ALMA agora temos evidências inequívocas de que existiam apenas 1,5 bilhões de anos após o Big Bang," disse Marcel Neeleman do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha.

A descoberta de Disco Wolfe oferece um desafio para muitas simulações de formação de galáxias, que preveem que galáxias massivas, neste ponto da evolução do cosmos, cresceram através de muitas fusões de galáxias menores e aglomerados quentes de gás.

A maioria das galáxias que encontramos no início do Universo parecem destroços de acidentes porque foram submetidas a uma fusão consistente. Estas fusões escaldantes dificultam a formação de discos giratórios frios e bem ordenados, como observamos no Universo atual.

Na maioria dos cenários de formação galáctica, as galáxias só começam a mostrar um disco bem formado cerca de 6 bilhões de após o Big Bang. O motivo dos astrônomos encontrarem uma galáxia deste tipo, quando o Universo tinha apenas 10% da sua idade atual, indica que outros processos de crescimento devem ter dominado.

"Pensamos que o Disco Wolfe tenha crescido principalmente através de acreção constante de gás frio," disse J. Xavier Prochaska, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz. "Ainda assim, uma das questões que resta é como montar uma massa tão grande de gás, mantendo um disco giratório relativamente estável."

A equipe também usou o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e o telescópio espacial Hubble para aprender mais sobre a formação estelar no Disco Wolfe. Nos comprimentos de onda do rádio, o ALMA analisou os movimentos e a massa de gás atômico e poeira enquanto o VLA media a quantidade de massa molecular, o combustível da formação estelar. No ultravioleta, o Hubble observou estrelas massivas. 

"O ritmo de formação estelar no Disco Wolfe é pelo menos dez vezes maior do que na Via Láctea," explicou Prochaska. "Deve ser uma das galáxias de disco mais produtivas do Universo jovem."

O Disco Wolfe foi descoberto pelo ALMA em 2017. Neeleman e a sua equipe encontraram a galáxia quando examinaram a luz de um quasar mais distante. A luz do quasar foi absorvida ao passar por um enorme reservatório de hidrogênio gasoso ao redor da galáxia. Em vez de procurar luz direta de galáxias extremamente brilhantes, mas mais raras, os astrônomos usaram este método de "absorção" para encontrar galáxias mais fracas no início do Universo.

Esta pesquisa foi publicada na revista Nature.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory