Rara fusão revela segredos da evolução galáctica

Um encontro raro entre duas galáxias ricas em gás, avistado pelo observatório espacial Herchel da ESA, indica uma solução para um problema pendente: como é que as galáxias grandes se formaram no início do Universo?
Um par de galáxias em fusão no Universo jovem descobertas com o Herschel (painel à esquerda) e capturadas em maior resolução no infravermelho e no rádio (painel à direita).Crédito: ESA/NASA/JPL-Caltech/UC Irvine/STScI/Keck/NRAO/SAO
 
A maioria das grandes galáxias enquadram-se numa de duas categorias principais: espirais como a nossa Via Láctea, repletas de gás e activamente formando estrelas, ou elípticas, pobres em gás, habitadas por antigas estrelas vermelhas e que mostram poucos sinais de formação estelar em curso. Assumiu-se durante muito tempo que as grandes galáxias elípticas vistas no Universo hoje em dia foram construídas gradualmente ao longo do tempo através da aquisição gravitacional de muitas galáxias mais pequenas ou anãs. A teoria considera que o gás nessas galáxias seria gradualmente transformado em estrelas mais frias e de baixa massa, de modo que hoje teriam esgotado todos os seus materiais de formação estelar, deixando-as 'vermelhas e mortas.'
 
Por isso a descoberta, na última década, de que muitas galáxias elípticas gigantes conseguiram formar-se durante os primeiros 3-4 mil milhões de anos da história da Universo, coloca uma espécie de enigma. De alguma forma, em curtas escalas de tempo cosmológico, essas galáxias haviam reunido rapidamente vastas quantidades de estrelas e, em seguida, 'desligaram-se'. Uma ideia é que duas galáxias espirais podem colidir e fundir-se para produzir uma grande galáxia elíptica, com a colisão despoletando uma tal intensa formação estelar que rapidamente esgotaria o reservatório de gás. Num novo estudo que usa dados do Herschel, os astrónomos captaram o início deste processo entre duas galáxias massivas, visto quando o Universo tinha apenas 3 mil milhões de anos.
 
O par de galáxias foi inicialmente identificado nos dados do Herschel como uma única fonte luminosa, com o nome HXMM01. Novas observações mostraram que na verdade eram duas galáxias, cada uma ostentando uma massa estelar igual a cerca de 100 mil milhões de Sóis e uma quantidade equivalente de gás. As galáxias estão ligadas por uma ponte de gás, o que indica que se estão a fundir. "Este monstruoso sistema de galáxias em interacção é a fábrica de estrelas mais eficiente já descoberta no Universo jovem, quando tinha apenas 3 mil milhões de anos," afirma Hai Fu da Universidade da Califórnia, em Irvine, EUA, que liderou o estudo publicado na revista Nature.
 
"O sistema HXMM01 é invulgar, não só devido à sua elevada massa e intensa formação estelar, mas também porque expõe um passo crucial e intermédio do processo de fusão, fornecendo informações valiosas que irão ajudar-nos a restringir os modelos para a formação e evolução de galáxias," acrescenta o co-autor Asantha Cooray, da mesma universidade. O início de fusão provocou um frenesim de formação estelar, fabricando estrelas a uma fenomenal taxa equivalente a 2000 estrelas como o Sol por ano. Em comparação, uma galáxia como a Via Láctea hoje em dia só consegue produzir o equivalente a uma estrela tipo-Sol por ano.
 
Além disso, a eficiência com que o gás é convertido em estrelas é cerca de dez vezes maior do que a observada em galáxias mais normais, que formam estrelas a taxas muito mais lentas. No entanto, tal taxa de formação estelar não é sustentável, pois o reservatório de gás no sistema HXMM01 esgota-se rapidamente, extinguindo ainda mais a formação de estrelas e levando ao envelhecimento da população de estrelas de baixa massa, frias e vermelhas. A equipa do Dr. Fu estima que a galáxia vai levar 200 milhões de anos a converter todo o gás em estrelas, e que o processo de fusão esteja concluído em mil milhões de anos.
 
 O produto final será uma enorme galáxia elíptica, 'vermelha e morta', com cerca de 400 mil milhões de vezes a massa do Sol. Tivemos muita sorte em descobrir este sistema extremo numa fase de transição tão crítica. Isto mostra que a fusão do gás em galáxias activas é um mecanismo possível para a formação da maioria das gigantes elípticas que observamos no Universo jovem," afirma Seb Oliver da Universidade de Sussex, no Reino Unido, e investigador principal do Programa HerMES, o programa que recolheu os dados. Esta descoberta destaca a importância das pesquisas completadas com o Herschel. Neste caso, foi revelada a excepcional fonte HXMM01, que pode apontar para uma solução do enigma de como as galáxias muito massivas se formaram e evoluíram quando o Universo era ainda jovem," conclui Göran Pilbratt, cientista do projecto Herschel da ESA.
Fonte: Astronomia On-Line

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