Galáxias no Universo jovem eram surpreendentemente maduras

As galáxias massivas já eram muito mais maduras no início do Universo do que o esperado.

© ALPINE (duas galáxias no início do Universo)

A maioria das galáxias formou-se quando o Universo ainda era muito jovem. A nossa própria Galáxia, por exemplo, provavelmente começou a formar-se há 13,6 bilhões de anos, no nosso Universo com 13,8 bilhões de anos. Quando o Universo tinha apenas 10% da sua idade atual (1-1,5 bilhões de anos depois do Big Bang), a maioria das galáxias sofreu um "surto de crescimento". 

Durante este tempo, fabricaram a maior parte da sua massa estelar e outras propriedades, como poeira, conteúdo de elementos pesados e formas de disco em espiral, que vemos nas galáxias de hoje. Portanto, se quisermos aprender como as galáxias como a Via Láctea se formaram, é importante estudar esta época. 

Num levantamento chamado ALPINE (ALMA Large Program to Investigate C+ at Early Times), astrônomos estudaram 118 galáxias que passaram por este "surto de crescimento" no início do Universo. Notou-se que muitas delas eram mais maduras do que o esperado. As galáxias são consideradas mais maduras do que primordiais quando contêm uma quantidade significativa de poeira e elementos pesados. 

A poeira e os elementos pesados são considerados um subproduto das estrelas moribundas. Mas as galáxias no início do Universo ainda não tiveram muito tempo para construir estrelas, de modo que não espera-se ver também lá muita poeira ou elementos pesados. A partir de estudos anteriores, observa-se que estas galáxias jovens são pobres em poeira. No entanto, descobriu-se que cerca de 20% das galáxias "construídas" durante esta época inicial já tinham muita poeira e uma fração significativa da luz ultravioleta de estrelas recém-nascidas já está oculta por esta poeira. 

Muitas das galáxias também foram consideradas relativamente adultas porque mostraram diversidade nas suas estruturas, incluindo os primeiros sinais de discos com suporte rotacional, o que pode mais tarde levar a galáxias com uma estrutura espiral, como é observado em galáxias como a Via Láctea. 

Espera-se que as galáxias no início do Universo se pareçam com "desastres" cósmicos porque colidem frequentemente. O ALMA já avistou galáxias muito distantes, como MAMBO-9 (uma galáxia muito empoeirada) e Wolfe Disk (uma galáxia com um disco giratório). Mas era difícil dizer se estas descobertas eram únicas, ou se haviam mais galáxias como elas por aí. O ALPINE é o primeiro levantamento que permitiu estudar um número significativo de galáxias no Universo primitivo e mostra que podem evoluir mais depressa do que o esperado. 

Mas os cientistas ainda não entendem como estas galáxias cresceram tão rapidamente e porque é que algumas delas já têm discos giratórios. As observações do ALMA foram cruciais porque o radiotelescópio pode ver a formação estelar que está escondida pela poeira e rastrear o movimento do gás emitido pelas regiões de formação estelar. Os levantamentos de galáxias no início do Universo geralmente usam telescópios ópticos e infravermelhos. Estes permitem a medição da formação estelar não obstruída e das massas estelares. No entanto, estes telescópios têm dificuldade em medir regiões obscurecidas por poeira, onde as estrelas se formam, ou os movimentos do gás nestas galáxias. 

O ALPINE é o primeiro e o maior levantamento galáctico em vários comprimentos de onda no início do Universo. Para uma grande amostra de galáxias, a equipe recolheu medições no óptico (incluindo com o Subaru, VISTA, Hubble, Keck e VLT), no infravermelho (Spitzer) e no rádio (ALMA). Os estudos em vários comprimentos de onda são necessários para obter uma imagem completa de como as galáxias são construídas.

Fonte: National Radio Astronomy Observatory