Os astrónomos que utilizaram o Telescópio Espacial James Webb, o Telescópio Espacial Hubble e o Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array observaram ainda mais detalhadamente as galáxias jovens no Universo primitivo. O resultado? Esses adolescentes cósmicos cresceram incrivelmente rápido.
A equipe por trás da pesquisa analisou 18 galáxias localizadas a 12,5 bilhões de anos-luz de distância uma da outra, em uma faixa de comprimentos de onda de luz. 1 bilhão de anos depois Big Bang, Estas galáxias estavam no meio de uma rápida formação estelar e, portanto, sofreram um crescimento explosivo.
A descoberta mais importante da equipa é que estas galáxias parecem ter amadurecido mais rapidamente do que o anteriormente esperado em mais do que um aspecto – mas o mais surpreendente é que as galáxias são ricas em elementos mais pesados que o hidrogénio e o hélio, ou “metais”, especialmente carbono e oxigénio.
“Com este modelo, estamos numa posição única para estudar a evolução das galáxias durante uma época chave do Universo que até agora tem sido difícil de visualizar,” disse o membro da equipa Andreas Feist do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). Relatório. “Graças a estes telescópios excepcionais, resolvemos espacialmente estas galáxias e podemos observar as fases de formação estelar à medida que ocorriam e as suas propriedades químicas quando o nosso Universo tinha menos de mil milhões de anos.”
Galáxias crescem muito rápido
Quando as primeiras galáxias se formaram no universo, o universo estava cheio de hidrogênio, hélio e elementos pesados. As primeiras estrelas e as suas galáxias natais eram correspondentemente pobres em metais. Estas estrelas forjaram metais durante as suas vidas e depois espalharam-nos pelas suas casas galácticas em explosões de supernovas. Estes elementos mais 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 acreção deverá demorar mais de mil milhões de anos, o que significa que o estado precoce destas galáxias primitivas é de interesse.
“Foi surpreendente ver galáxias tão quimicamente maduras”, acrescentou Feist. “É como ver crianças de 2 anos agirem como adolescentes. Como os metais se formarão em 1 bilhão de anos?”
Qualquer pessoa que viva com um adolescente humano dirá que tem apetite, e o mesmo se aplica a esses adolescentes cósmicos precoces. A equipe descobriu que os buracos negros supermassivos nessas galáxias estão alimentando ou acumulando rapidamente o material circundante. Isto significa que estes buracos negros também estão a crescer rapidamente.
Feist e colegas descobriram que, além da sua natureza galacronicamente rica em metais, muitas das galáxias que estudaram têm discos estelares rotativos, semelhantes aos braços espirais da nossa galáxia mais madura, a Via Láctea. Esses recursos 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 Feist.
As galáxias estudadas por estes cientistas não são inesperadamente ricas em metais. O gás circundante, o meio circulante, é igualmente enriquecido.
“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 relatório.
A equipa quer agora combinar as observações destas galáxias usando simulações do crescimento galáctico e do enriquecimento de metais.
“A combinação de observações e simulações fornece uma síntese poderosa para compreender os detalhes da formação estelar e dos mecanismos de produção de poeira e metal”, disse Feist. “O conhecimento destes irá, em última análise, ajudar-nos a compreender a formação das primeiras estrelas e planetas e como a nossa Via Láctea se formou.”
A pesquisa da equipe foi apresentada na 247ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Phoenix na terça-feira (6 de janeiro). Suplemento do Jornal Astrofísico.
