Os astrônomos obtiveram sua visão mais detalhada de galáxias jovens no universo primitivo usando o Telescópio Espacial James Webb, o Telescópio Espacial Hubble e o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. A conclusão? Esses adolescentes cósmicos cresceram incrivelmente rápido.
A equipe por trás desta pesquisa observou 18 galáxias localizadas a cerca de 12,5 bilhões de anos-luz de distância, em uma faixa de comprimentos de onda de luz. Existente pouco mais de 1 bilhão de anos após o Big Bang, essas galáxias estavam no meio de uma rápida formação estelar e, portanto, passavam por um crescimento explosivo.
A descoberta mais importante da equipa foi o facto de estas galáxias parecerem ter amadurecido mais rapidamente do que o anteriormente esperado em mais do que uma forma – mas o mais surpreendente é que as galáxias são mais ricas em elementos mais pesados que o hidrogénio e o hélio, ou “metais”, como os astrónomos os chamam, particularmente carbono e oxigénio.
“Com esta amostra, estamos numa posição única para estudar a evolução das galáxias durante uma época chave no universo que tem sido difícil de visualizar até agora”, disse o membro da equipe Andreas Faisst, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), em um comunicado. declaração. “Graças a estes telescópios excepcionais, resolvemos espacialmente estas galáxias e podemos observar as fases de formação estelar à medida que aconteciam e as suas propriedades químicas quando o nosso Universo tinha menos de mil milhões de anos.”
Galáxias crescem muito rápido
Quando as primeiras galáxias do universo se formaram, o cosmos estava cheio de hidrogênio e hélio e apenas um punhado de elementos mais pesados. As primeiras estrelas e as suas galáxias natais eram correspondentemente pobres em metais. Estas estrelas forjaram metais durante as suas vidas e depois dispersaram-nos pelas suas casas galácticas em explosões de supernovas que marcaram as suas mortes. Estes elementos pesados tornaram-se os blocos de construção da próxima geração de estrelas, que eram mais ricas em metais do que as suas antecessoras.
No entanto, este processo de enriquecimento deverá demorar mais de mil milhões de anos, o que significa que o estado prematuramente maduro destas galáxias primitivas é, no mínimo, curioso.
“Foi uma surpresa ver galáxias tão quimicamente maduras”, acrescentou Faisst. “É como ver crianças de 2 anos agirem como adolescentes. Como os metais se formaram em menos de 1 bilhão de anos?”
Qualquer pessoa que viva com adolescentes humanos dirá que eles têm bastante apetite, e isso também se aplica a esses adolescentes cósmicos prematuros. A equipa descobriu que os buracos negros supermassivos nestas galáxias estão a alimentar-se rapidamente, ou a acumular, matéria circundante. Isso significa que estes buracos negros também estão a crescer rapidamente.
Além da sua natureza anacronicamente rica em metais, Faisst e colegas descobriram que muitas das galáxias que estudaram tinham discos estelares em rotação, semelhantes aos braços espirais da nossa galáxia muito mais madura, a Via Láctea. Esses recursos também se desenvolveram muito antes do previsto pelos modelos anteriores.
“Agora, com esta nova pesquisa, podemos mostrar que algumas destas galáxias evoluíram estrutural e quimicamente”, disse Faisst.
Não foram apenas as galáxias estudadas por estes cientistas que eram inesperadamente ricas em metais. O gás circundante, o meio circungaláctico, também foi enriquecido de forma semelhante.
“As galáxias mostram gradientes muito planos em suas abundâncias de metais, atingindo mais de 30.000 anos-luz”, disse Wuji Wang, membro da equipe, do Centro de Processamento e Análise Infravermelho da Caltech, no comunicado.
A equipa pretende agora combinar as suas observações destas galáxias usando simulações de crescimento galáctico e enriquecimento de metais.
“A combinação de observações e simulações fornece uma sinergia poderosa para compreender os detalhes da formação estelar e dos mecanismos de produção de poeira e metal”, disse Faisst. “O conhecimento destes irá, em última análise, ajudar-nos a compreender a formação das primeiras estrelas e planetas e como a nossa Via Láctea surgiu.”
A pesquisa da equipe foi apresentada na 247ª reunião da American Astronomical Society em Phoenix na terça-feira (6 de janeiro) e foi publicada em O Suplemento do Jornal Astrofísico.
