Os astrônomos descobriram “fábricas de estrelas” superaquecidas que existiram apenas 800 milhões de anos após o Big Bang. A fábrica estelar, uma galáxia chamada Y1, está produzindo estrelas 180 vezes mais rápido que a Via Láctea. A descoberta desta região extrema de formação estelar, até então desconhecida, poderia ajudar os cientistas a explicar como as galáxias cresceram tão rapidamente no início do Universo.
A equipe de pesquisa descobriu pela primeira vez as propriedades de Y1 medindo a temperatura da poeira cósmica superaquecida de Y1. Usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (alma), os pesquisadores conseguiram analisar a luz emitida pela galáxia original, que percorreu todo o caminho até Terra 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). Pensa-se que estas condições sejam muito diferentes daquelas em que nascem estrelas modernas como o Sol, ou estrelas POP I.
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As estrelas se formam em enormes complexos de gás denso e poeira, por ex. Nebulosa de Órion e Nebulosa Carina no universo local. Estas nebulosas são brilhantes porque o seu gás e poeira formadores de estrelas são iluminados pela luz das estrelas jovens e massivas no seu interior. Esta iluminação cobre a luz visível ao olho humano, bem como comprimentos de onda mais longos de luz nas regiões infravermelhas e de rádio do espectro eletromagnético.
“Em comprimentos de onda como este, a galáxia é iluminada por nuvens ondulantes de partículas de poeira brilhantes”, disse Backus. “Quando vimos o quão brilhante esta galáxia era em comparação com outros comprimentos de onda, sabíamos imediatamente que estávamos a olhar para algo realmente especial.”
Esta revelação foi possível graças à sensibilidade do ALMA, um sistema composto por 66 antenas de rádio localizadas na região do deserto do Atacama, no norte do Chile, e ao seu instrumento de Banda 9 sintonizado em comprimentos de onda específicos de luz. O ALMA permitiu que Bakx e colegas determinassem que a poeira de Y1 brilha a uma temperatura de cerca de 356 graus Fahrenheit negativos (180 graus Celsius negativos).
“Isto é certamente mais baixo em comparação com a poeira doméstica na Terra, mas é muito mais quente do que qualquer outra galáxia semelhante que vimos,” disse Yoichi Tamura, membro da equipa de investigação, da Universidade de Nagoya, no Japão. “Isto confirma que se trata de facto de uma fábrica estelar extrema. Embora esta seja a primeira vez que vimos uma galáxia deste tipo, pensamos que pode haver mais por aí. Fábricas estelares como Y1 podem ter sido comuns no Universo primitivo.”
Embora Y1 esteja a produzir estrelas, crescendo a uma taxa incrível de cerca de 180 massas solares por ano, como a equipa observou há 13 mil milhões de anos, este período de explosões estelares não durará muito, pelo menos do ponto de vista cosmológico. No entanto, os cientistas especulam que estes períodos de intensa formação estelar, ou explosões estelares, podem ter sido comuns nas primeiras galáxias, mas ainda não podemos vê-los.
“Não sabemos quão comum era este tipo de fase no início do Universo, por isso, no futuro, esperamos procurar mais exemplos de tais fábricas estelares,” disse Backus. “Também planeamos usar as capacidades de alta resolução do ALMA para observar mais de perto como esta galáxia funciona.”
Estudos adicionais de Y1 podem ajudar a responder a um mistério persistente sobre as galáxias do universo primitivo. Pesquisas anteriores mostraram que as galáxias primordiais estavam cheias de mais poeira do que as suas populações estelares mais antigas podiam produzir. A temperatura relativamente alta de Y1 poderia fornecer uma resposta ao enigma, sugerindo que as grandes quantidades de poeira são na verdade uma ilusão.
“As galáxias no Universo primitivo parecem ser demasiado jovens para a quantidade de poeira que contêm. Isto é estranho porque não têm estrelas velhas suficientes em torno das quais a maioria dos grãos de poeira foi criada,” disse Laura Somovigo, membro da equipa, do Instituto Flatiron e da Universidade de Columbia. “Mas uma pequena quantidade de poeira quente pode ser tão brilhante quanto uma grande quantidade de poeira fria, que é exatamente o que vemos no Y1.
“Embora estas galáxias sejam jovens e ainda não contenham muitos elementos pesados ou poeira, o que elas têm é quente e brilhante.”
As descobertas da equipe foram publicadas na revista na quarta-feira (12 de novembro) Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
