A mostruosa GALÁXIA que cresceu demasiado depressa

Impressão de artista da galáxia ZF-COSMOS-20115. A galáxia provavelmente expeliu todo o gás que despoletou a sua rápida formação estelar e crescimento, o que rapidamente a tornou numa galáxia compacta e avermelhada. Crédito: Leonard Doublet/Universidade de Swinburne

Uma equipe internacional de astrónomos avistou, pela primeira vez, uma galáxia massiva e inativa numa altura em que o Universo tinha apenas 1,65 mil milhões de anos. Os astrónomos pensam que a maioria das galáxias desta época têm uma massa baixa, mas que formam estrelas a um grande ritmo. No entanto, de acordo com o professor Karl Glazebrook, líder da equipa de investigação e Diretor do Centro para Astrofísica e Supercomputação da Universidade de Swinburne, esta galáxia é um "monstro" e está inativa.

Os cientistas descobriram que num curto espaço de tempo, esta galáxia massiva conhecida como ZF-COSMOS-20115, formou todas as suas estrelas (três vezes mais estrelas do que o total atual da Via Láctea) através de um evento explosivo de formação estelar. Mas que parou de produzir estrelas apenas mil milhões de anos após o Big Bang, para se tornar numa galáxia quiescente ou "vermelha e morta" - o que é comum no nosso Universo da atualidade, mas não se espera que exista nessa época antiga. A galáxia é também pequena e extremamente densa, tem 300 mil milhões de estrelas amontoadas numa região do espaço com aproximadamente o mesmo tamanho da distância que separa o Sol e a vizinha Nebulosa de Orionte.

Os astrofísicos ainda estão a debater como é que as galáxias param de formar estrelas. Até recentemente, os modelos sugeriam que as galáxias moribundas como esta só deveriam existir a partir de aproximadamente três mil milhões de anos após o Big Bang. "Esta descoberta estabelece um novo recorde para a primeira galáxia vermelha e massiva. É um achado incrivelmente raro que coloca um novo desafio aos modelos de evolução galáctica, o de acomodar a existência de tais galáxias muito mais cedo no Universo."

Esta investigação baseia-se num estudo anterior, também da Universidade de Swinburne, que sugeria que estas galáxias moribundas podiam existir e que tinha por base ténues objetos avermelhados em imagens extremamente profundas no infravermelho próximo. Neste estudo mais recente, os astrónomos usaram os telescópios W.M. Keck no Hawaii para confirmar as assinaturas destas galáxias, através do novo e único espectrógrafo MOSFIRE. Obtiveram espectros profundos no infravermelho próximo para procurar as características definitivas que assinalam a presença de estrelas velhas e uma ausência de formação estelar ativa.

"Nós usámos o telescópio mais poderoso do mundo, mas ainda precisámos observar esta galáxia durante mais de duas noites para revelar a sua natureza impressionante," comenta a professora Vy Tyran, coautora do estudo e da Universidade do Texas A&M. Mesmo com grandes telescópios como o Keck, com o seu espelho de 10 metros, é necessário um tempo de observação longo para detetar as linhas de absorção que são muito fracas em comparação com as linhas de emissão mais proeminentes geradas por galáxias ativas que formam estrelas.

"Através da recolha de luz suficiente para medir o espectro desta galáxia, nós decifrámos esta narrativa cósmica de que estrelas e elementos estão presentes nessas galáxias e construímos uma linha temporal de quando formaram as suas estrelas," comenta a professora Tran.

A taxa de formação estelar observada nesta galáxia é equivalente a menos de um-quinto da massa do Sol por ano [em estrelas novas] mas, no seu pico, 700 milhões de anos antes, esta galáxia formava estrelas 5000 vezes mais rapidamente. "Esta galáxia formou-se como um foguete em menos de 100 milhões de anos, logo no início da história cósmica," comenta o professor Glazebrook.

"Rapidamente se tornou num objeto monstruoso e, igualmente, se desligou. Como foi capaz de fazer isto, só podemos especular. Esta rápida vida e morte, tão cedo no Universo, não está prevista nas nossas teorias modernas da formação galáctica. O Dr. Corentin Schreiber, da Universidade de Leiden e coautor do artigo, que foi o primeiro a medir o espectro, especula que estes "fogos-de-artifício" do início do Universo estão obscurecidos por detrás de um véu de poeira e que as observações futuras, usando telescópios submilimétricos, vão descobrir mais.

"As ondas submilimétricas são emitidas pela poeira quente, que bloqueia outras partes da luz, e dir-nos-ão quando é que estas galáxias 'explodiram' e qual o seu papel no desenvolvimento do Universo primordial," comenta o Dr. Schreiber. Com o lançamento do Telescópio Espacial James Webb em 2018, os astrónomos serão capazes de construir grandes amostras destas galáxias moribundas graças à sua alta sensibilidade, ao seu grande espelho e à vantagem de não haver atmosfera no espaço.

Esta investigação foi publicada na revista Nature.

Fonte: Astronomia OnLine