Os astrônomos descobriram uma “fábrica de estrelas” superaquecida que existiu apenas 800 milhões de anos após o Big Bang. A fábrica de estrelas, uma galáxia conhecida como Y1, está produzindo estrelas a uma taxa 180 vezes mais rápida do que a Via Láctea. A descoberta de uma região extrema de nascimento estelar até então desconhecida poderia ajudar os cientistas a explicar como as galáxias cresceram tão rapidamente no universo primitivo.
A equipe descobriu a natureza de Y1 medindo primeiro a temperatura de sua poeira cósmica superaquecida. Usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os pesquisadores conseguiram analisar a luz emitida pela galáxia primordial, que tem viajado para Terra por 13 bilhões de anos.
A investigação faz parte de um esforço contínuo dos astrónomos para compreender as condições sob as quais se formou a primeira geração de estrelas, conhecidas como estrelas de “População III (POP III)”. Acredita-se que essas condições sejam muito diferentes das condições sob as quais nasceram estrelas modernas, ou POP I, como o Sol.
Visitando fábricas de estrelas
As estrelas são forjadas em vastos complexos de gás denso e poeira, como o Nebulosa de Órion e o Nebulosa Carina no universo local. Estas nebulosas são brilhantes porque o seu gás e poeira formadores de estrelas são iluminados pela luz emitida por jovens estrelas massivas dentro delas. Esta iluminação cobre tanto a luz visível ao olho humano quanto comprimentos de onda de luz mais longos nas regiões infravermelha e de rádio do espectro eletromagnético.
“Em comprimentos de onda como este, a galáxia é iluminada por nuvens ondulantes de grãos de poeira brilhantes”, disse Bakx. “Quando vimos o brilho desta galáxia em comparação com outros comprimentos de onda, sabíamos imediatamente que estávamos a olhar para algo verdadeiramente especial.”
Esta revelação foi possível graças à sensibilidade do ALMA, composto por 66 antenas de rádio localizadas na região desértica do Atacama, no norte do Chile, e ao seu instrumento de banda 9, que está sintonizado num comprimento de onda específico de luz. O ALMA permitiu que Bakx e colegas determinassem que a poeira de Y1 brilhava a uma temperatura de cerca de 356 graus Fahrenheit negativos (180 graus Celsius negativos).
“A temperatura é certamente baixa em comparação com a poeira doméstica na Terra, mas é muito mais quente do que qualquer outra galáxia comparável que vimos”, disse Yoichi Tamura, membro da equipa, da Universidade de Nagoya, no Japão. “Isto confirmou que se trata realmente de uma fábrica estelar extrema. Embora seja a primeira vez que vemos uma galáxia como esta, pensamos que poderá haver muitas mais por aí. Fábricas estelares como Y1 poderão ter sido comuns no início do Universo.”
Embora Y1 esteja a produzir estrelas e a crescer a uma taxa incrível de cerca de 180 massas solares todos os anos, como a equipa observou há 13 mil milhões de anos, este período de explosão estelar não teria durado muito, pelo menos não em termos cosmológicos. Os cientistas teorizam, no entanto, que estes períodos de intensa formação estelar ou explosão estelar podem ter sido comuns nas primeiras galáxias, mas atualmente estão ocultos da nossa vista.
“Não sabemos quão comuns estas fases podem ser no início do Universo, por isso, no futuro, queremos procurar mais exemplos de fábricas estelares como esta”, disse Bakx. “Também planeamos usar as capacidades de alta resolução do ALMA para observar mais de perto como esta galáxia funciona.”
Uma investigação mais aprofundada de Y1 pode ajudar a responder a um enigma persistente sobre as galáxias do Universo primitivo. Estudos anteriores mostraram que as galáxias primordiais estão cheias de mais poeira do que a sua população mais antiga de estrelas pode criar. A temperatura relativamente alta de Y1 poderia representar uma resposta a este enigma, sugerindo que o elevado volume de poeira é na verdade uma ilusão.
“As galáxias no Universo primitivo parecem ser demasiado jovens para a quantidade de poeira que contêm. Isso é estranho, porque não têm estrelas velhas suficientes, em torno das quais é criada a maior parte dos grãos de poeira,” disse Laura Sommovigo, membro da equipa, do Instituto Flatiron e da Universidade de Columbia. “Mas uma pequena quantidade de poeira quente pode ser tão brilhante quanto grandes quantidades de poeira fria, e é exatamente isso que estamos vendo no Y1.
“Mesmo que estas galáxias ainda sejam jovens e não contenham muitos elementos pesados ou poeira, o que elas têm é quente e brilhante.”
A pesquisa da equipe foi publicada na quarta-feira (12 de novembro) na revista Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
