A fase crítica da evolução das primeiras galáxias

Cientistas usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar uma quantidade significativa de gás frio e neutro nas regiões exteriores da jovem galáxia A1689-zD1, bem como fluxos de gás quente provenientes do centro da galáxia.

© B. Saxton (ilustração de jovem galáxia)

Estes resultados podem fornecer informações sobre uma fase crítica da evolução das primeiras galáxias, onde as jovens galáxias começam a transformação para serem cada vez mais parecidas com as atuais galáxias mais estruturadas.

A A1689-zD1, uma galáxia jovem, ativa e formadora de estrelas ligeiramente menos luminosa e menos massiva do que a Via Láctea, está localizada a cerca de 13 bilhões de anos-luz da Terra na direção da constelação de Virgem. Foi descoberta escondida por trás do aglomerado de galáxias Abell 1689 em 2007 e confirmada em 2015 graças a lentes gravitacionais, que ampliou o brilho da jovem galáxia mais de 9 vezes.

Desde então, os cientistas têm estudado a galáxia como uma possível análoga para a evolução de outras galáxias "normais". Os comportamentos e características da A1689-zD1 foi divididos em dois grupos: típicos e incomuns, com as características imitando as galáxias mais recentes e mais massivas.

Um processo anormal é a produção e distribuição, na galáxia, do combustível para a formação estelar, potencialmente em grandes quantidades. A equipe usou o receptor de Banda 6 do ALMA, altamente sensível, para observar um halo de gás carbono que se estende muito para além do centro da jovem galáxia. Isto poderia ser evidência de formação estelar contínua na mesma região ou o resultado de rupturas estruturais, tais como fusões ou fluxos, nas fases mais precoces da formação da galáxia.

O gás carbônico que foi observado nesta galáxia é tipicamente encontrado nas mesmas regiões que o gás hidrogênio neutro, que é também onde novas estrelas tendem a formar-se. Se for este o caso para A1689-zD1, a galáxia é provavelmente muito maior do que se pensava anteriormente. É também possível que este halo seja um remanescente da atividade galáctica anterior, como fusões que exerceram forças gravitacionais complexas na galáxia, levando à ejeção de muito gás neutro a estas grandes distâncias. Em ambos os casos, a evolução precoce desta galáxia foi provavelmente ativa e dinâmica.

Os astrônomos também observaram fluxos de gás quente e ionizado, geralmente provocados por atividade galáctica violenta como supernovas, empurrando para fora do centro da galáxia. Dada a sua natureza potencialmente explosiva, os fluxos podem ter algo a ver com o halo de carbono.

A galáxia A1689-zD1 apresenta um alto desvio para o vermelho, sendo a mais distante galáxia poeirenta conhecida. Em última análise, vemos aqui que as primeiras galáxias do Universo são muito complexas e esta galáxia continuará apresentando novos desafios e resultados de investigação durante algum tempo.

Estão planejadas para janeiro de 2023 observações espectroscópicas e infravermelhas da galáxia A1689-zD1, usando os instrumentos NIRSpec IFU (Integral Field Unit) e NIRCam no telescópio espacial James Webb. As novas observações vão complementar os dados anteriores do Hubble e do ALMA, fornecendo um olhar multi-comprimento de onda mais profundo e mais completo da jovem galáxia.

As observações serão publicadas numa próxima edição do periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: National Radio Astronomy Observatory