Um grande protoaglomerado de galáxias, descoberto pela primeira vez com o telescópio Subaru, foi analisado em pormenor utilizando o telescópio espacial James Webb.
© NAOJ (protoaglomerado Loktak)
O estudo revelou que as galáxias em regiões densamente povoadas são mais extensas do que galáxias semelhantes em ambientes menos densos. O resultado mostra que, mesmo quando o Universo tinha apenas 1,2 bilhões de anos, o ambiente já influenciava a forma como as galáxias cresciam.
Como se formaram as maiores estruturas do Universo? No Universo atual, as galáxias não estão distribuídas uniformemente pelo espaço. Elas agruparam-se, e esses grupos formam enormes aglomerados de galáxias contendo centenas ou mesmo milhares de galáxias. Mas estas estruturas gigantes não existiam no início do Universo. No Universo primitivo, regiões ligeiramente mais densas de matéria cresceram gradualmente sob a ação da gravidade e acabaram por se desenvolver em aglomerados de galáxias.
Estas "sementes" de aglomerados de galáxias são conhecidas como protoaglomerados. Uma das questões fundamentais para os astrônomos é quando é que os ambientes densos começaram a influenciar a forma como as galáxias evoluem. No Universo moderno, as galáxias em agloemrados apresentam frequentemente um aspecto muito diferente das galáxias isoladas. Tendem a ser mais massivas, têm dificuldade em formar novas estrelas e apresentam formas mais arredondadas.
Este fenômeno, em que o crescimento de uma galáxia depende do seu ambiente, é conhecido como efeito ambiental. No entanto, ainda não é claro se tais efeitos já estavam presentes no Universo primitivo, ou se só surgiram depois de os aglomerados de galáxias terem atingido a maturidade total.
Pesquisadores do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), utilizaram a câmara de campo amplo do telescópio Subaru, a HSC (Hyper Suprime-Cam), para realizar um grande levantamento do céu e descobriram um protoaglomerado massivo que existiu há 12,6 bilhões de anos.
As galáxias jovens com formação estelar ativa emitem frequentemente um tipo especial de luz chamado emissão Lyman-alfa. Esta emissão é produzida quando a radiação de estrelas jovens e quentes excita o gás hidrogênio circundante. As galáxias encontradas através deste sinal são chamadas emissoras Lyman-alfa e são marcadores úteis para rastrear a estrutura do Universo primitivo. Utilizando um filtro especial concebido para detectar esta luz, a equipe mapeou uma vasta área do céu e identificou uma região onde as galáxias se encontravam fortemente concentradas.
A estrutura recém-descoberta foi batizada de "Protoaglomerado Loktak", em homenagem ao Lago Loktak, em Manipur, na Índia. O nome reflete a forma como quatro concentrações de galáxias distintas estão interligadas numa estrutura maior, assemelhando-se às ilhas flutuantes do lago.
A equipe utilizou então imagens infravermelhas do telescópio espacial James Webb para comparar galáxias no interior do protoaglomerado com galáxias em ambientes mais típicos da mesma época cósmica. Quando observadas na luz ultravioleta, que revela as regiões onde as estrelas estão se formando, as duas populações de galáxias apresentaram poucas diferenças em termos de tamanho. No entanto, na luz óptica (que, devido à expansão do Universo, se esticou para comprimentos de onda infravermelhos), que revela a distribuição global das estrelas formadas anteriormente, as galáxias do protoaglomerado eram, em média, cerca de 1,4 vezes maiores do que as galáxias em ambientes normais.
Embora os núcleos de formação estelar parecessem semelhantes, as galáxias no seu conjunto tinham crescido de forma diferente. Isto sugere que a formação estelar nos centros das galáxias decorreu de forma semelhante, mas as galáxias em ambientes densos construíram as suas estruturas estelares externas mais cedo e mais rapidamente.
A evolução das galáxias é determinada não só pela sua própria massa e propriedades internas, mas também pelo seu ambiente circundante desde uma fase inicial. O estudo sugere que a aparência das galáxias é moldado não só pelo que elas têm desde o nascimento, mas também pelo local onde crescem, e que este processo teve início nos capítulos mais antigos da história cósmica.
Futuras observações utilizando o PFS (Prime Focus Spectrograph) do Telescópio Subaru, bem como o seu sistema de óptica adaptativa de campo amplo de próxima geração, ULTIMATE, combinadas com o acompanhamento contínuo do telescópio espacial James Webb, ajudarão a determinar se este tipo de efeito ambiental era comum no Universo primitivo ou exclusivo do protoaglomerado Loktak.
Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: National Astronomical Observatory of Japan