Os astrônomos fizeram observações mais detalhadas 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 crescem incrivelmente rápido.
A equipe responsável pelo estudo observou 18 galáxias localizadas a cerca de 12,5 bilhões de anos-luz de distância, em uma faixa de comprimentos de onda de luz. Há pouco mais de 1 bilhão de anos Big Bang, Estas galáxias estão em processo de rápida formação estelar e, portanto, experimentam um crescimento explosivo.
A descoberta mais importante da equipa é que estas galáxias parecem estar a amadurecer mais rapidamente do que o anteriormente esperado em mais do que um aspecto, mas o mais surpreendente é que são ricas em elementos mais pesados que o hidrogénio e o hélio (a que os astrónomos chamam “metais”), especificamente carbono e oxigénio.
“Com esta amostra, podemos estudar a evolução das galáxias durante um período crítico no Universo que até agora tem sido difícil de imaginar”, disse num relatório o membro da equipa Andreas Faisst, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). declaração. “Graças a estes telescópios especiais, resolvemos espacialmente estas galáxias e podemos observar as fases de formação estelar e as suas propriedades químicas quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos.”
As galáxias estão crescendo muito rápido
Quando as primeiras galáxias se formaram no universo, o universo estava cheio de hidrogênio e hélio e pequenas quantidades de elementos mais pesados. As primeiras estrelas e as suas galáxias hospedeiras eram correspondentemente pobres em metais. Estas estrelas forjam metais durante as suas vidas e depois espalham-nos por todo o seu lar galáctico nas explosões de supernovas que marcam as suas mortes. Estes elementos pesados tornam-se os blocos de construção da próxima geração de estrelas, que contêm mais metais do que as suas antecessoras.
No entanto, este processo de enriquecimento deveria ter levado mais de mil milhões de anos, o que significa que a maturação prematura destas galáxias primitivas é, no mínimo, curiosa.
“É surpreendente ver uma galáxia tão quimicamente madura”, acrescentou Feist. “É como ver uma criança de 2 anos agindo como um adolescente. Como o metal se formou em menos de um bilhão de anos?”
Qualquer pessoa que tenha vivido com adolescentes humanos lhe dirá que eles têm apetites vorazes, e o mesmo acontece com esses adolescentes cósmicos prematuros. A equipe descobriu que os buracos negros supermassivos nessas galáxias estão devorando rapidamente, ou acumulando, material circundante. Isto significa que estes buracos negros também estão a crescer rapidamente.
Além das suas propriedades impróprias de riqueza em metais, Feist e colegas descobriram que muitas das galáxias que estudaram tinham discos rotativos de estrelas semelhantes aos braços espirais da nossa galáxia mais madura, a Via Láctea. Esses recursos também se desenvolvem muito antes do previsto pelos modelos anteriores.
“Agora, com esta nova pesquisa, podemos mostrar que algumas destas galáxias evoluíram tanto estrutural como quimicamente,” disse Feist.
Não são apenas as galáxias que estes cientistas estudam que são ricas em metais. O gás circundante, o meio que envolve a Via Láctea, é igualmente enriquecido.
“Os gradientes de metalicidade nestas galáxias são muito planos e estendem-se por 30.000 anos-luz”, disse Wuji Wang, membro da equipe do Centro de Processamento e Análise Infravermelho da Caltech, em um comunicado.
A equipa pretende agora igualar as suas observações destas galáxias, simulando o crescimento galáctico e o enriquecimento de metais.
“A combinação de observações e simulações proporciona uma sinergia poderosa para ajudar a compreender os detalhes da formação estelar e os mecanismos pelos quais a poeira e os metais são produzidos”, disse Feist. “Este conhecimento irá, em última análise, ajudar-nos a compreender como se formaram as primeiras estrelas e planetas e como se formou a nossa Via Láctea.”
As descobertas da equipe foram apresentadas na terça-feira (6 de janeiro) na 247ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Phoenix e publicadas em O Suplemento do Jornal Astrofísico.
