Uma equipe internacional de astrônomos avistou, pela primeira vez, uma galáxia massiva e inativa num instante em que o Universo tinha apenas 1,65 bilhões de anos.
© Leonard Doublet/U. Swinburne (ilustração da galáxia ZF-COSMOS-20115)
Os astrônomos pensam que a maioria das galáxias desta época têm uma massa baixa, mas que formam estrelas a um grande ritmo. No entanto, de acordo com o professor Karl Glazebrook, líder da equipe de pesquisa e Diretor do Centro para Astrofísica e Supercomputação da Universidade de Swinburne, esta galáxia é um "monstro" e está inativa.
Os cientistas descobriram que num curto espaço de tempo, esta galáxia massiva conhecida como ZF-COSMOS-20115, formou todas as suas estrelas (três vezes mais estrelas do que o total atual da Via Láctea) através de um evento explosivo de formação estelar. Mas que parou de produzir estrelas apenas bilhões de anos após o Big Bang, para se tornar numa galáxia quiescente ou "vermelha e morta", o que é comum no nosso Universo da atualidade, mas não se espera que exista nessa época antiga.
A galáxia é também pequena e extremamente densa, tem 300 bilhões de estrelas amontoadas numa região do espaço com aproximadamente o mesmo tamanho da distância que separa o Sol e a vizinha Nebulosa de Órion.
Os astrofísicos ainda estão debatendo como é que as galáxias param de formar estrelas. Até recentemente, os modelos sugeriam que as galáxias moribundas como esta só deveriam existir a partir de aproximadamente três bilhões de anos após o Big Bang.
"Esta descoberta estabelece um novo recorde para a primeira galáxia vermelha e massiva. É um achado incrivelmente raro que coloca um novo desafio aos modelos de evolução galáctica, o de acomodar a existência de tais galáxias muito mais cedo no Universo."
Esta pesquisa baseia-se num estudo anterior, também da Universidade de Swinburne, que sugeria que estas galáxias moribundas podiam existir e que tinha por base tênues objetos avermelhados em imagens extremamente profundas no infravermelho próximo.
Neste estudo mais recente, foram utilizados os telescópios W.M. Keck no Havaí para confirmar as assinaturas destas galáxias, através do novo e único espectrógrafo MOSFIRE. Obtiveram espectros profundos no infravermelho próximo para procurar as características definitivas que assinalam a presença de estrelas velhas e uma ausência de formação estelar ativa.
"Nós usamos o telescópio mais poderoso do mundo, mas ainda precisamos observar esta galáxia durante mais de duas noites para revelar a sua natureza impressionante," comenta a professora Vy Tyran, da Universidade do Texas A&M.
Mesmo com grandes telescópios como o Keck, com o seu espelho de 10 metros, é necessário um tempo de observação longo para detectar as linhas de absorção que são muito fracas em comparação com as linhas de emissão mais proeminentes geradas por galáxias ativas que formam estrelas.
"Através do recolhimento de luz suficiente para medir o espectro desta galáxia, nós deciframos esta narrativa cósmica de que estrelas e elementos estão presentes nestas galáxias e construímos uma linha temporal de quando formaram as suas estrelas," comenta a professora Tran.
A taxa de formação estelar observada nesta galáxia é equivalente a menos de um-quinto da massa do Sol por ano [em estrelas novas] mas, no seu pico, 700 milhões de anos antes, esta galáxia formava estrelas 5.000 vezes mais rapidamente.
"Esta galáxia formou-se como um foguete em menos de 100 milhões de anos, logo no início da história cósmica," comenta o professor Glazebrook.
"Rapidamente se tornou num objeto monstruoso e, igualmente, se desligou. Como foi capaz de fazer isto, só podemos especular. Esta rápida vida e morte, tão cedo no Universo, não está prevista nas nossas teorias modernas da formação galáctica."
O Dr. Corentin Schreiber, da Universidade de Leiden, que foi o primeiro a medir o espectro, especula que estes "fogos-de-artifício" do início do Universo estão obscurecidos por detrás de um véu de poeira e que as observações futuras, usando telescópios submilimétricos, vão descobrir mais.
"As ondas submilimétricas são emitidas pela poeira quente, que bloqueia outras partes da luz, e evidenciarão quando é que estas galáxias 'explodiram' e qual o seu papel no desenvolvimento do Universo primordial," comenta o Dr. Schreiber.
Com o lançamento do telescópio espacial James Webb em 2018, os astrnomos serão capazes de construir grandes amostras destas galáxias moribundas graças à sua alta sensibilidade, ao seu grande espelho e à vantagem de não haver atmosfera no espaço.
Esta pesquisa foi publicada na revista Nature.
Fonte: Swinburne University of Technology
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