A galáxia espiral mais antiga conhecida tem ondulações como a superfície de um lago

Os astrônomos detectaram ondulações semelhantes a lagos no disco gasoso de uma galáxia antiga.

Esta simulação ilustra um disco galáctico sendo perturbado, levando à propagação de uma ondulação sísmica por todo o disco. (Crédito: Bland-Hawthorn e Tepper-Garcia, Universidade de Sydney).

O que causou as ondulações e o que elas nos dizem sobre a formação e evolução da galáxia distante? E o que quer que tenha acontecido, como isso afetou a galáxia e sua função principal: formar estrelas?

Esta descoberta diz respeito à galáxia espiral mais antiga conhecida. Tem mais de 12 bilhões de anos e é chamado de BRI 1335-0417. Sendo a espiral mais antiga conhecida, ocupa um lugar importante no nosso estudo de como as galáxias se formam e evoluem. 

Segundo os cientistas, as ondulações no disco BRI 1335-0417 revelam os padrões de crescimento da galáxia. As observações mostram um movimento de disco oscilante verticalmente, como ondulações em um lago. É a primeira vez que este fenómeno é observado e as ondulações podem ajudar a explicar a formação de estrelas na galáxia. 

As observações fazem parte de uma nova pesquisa publicada no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. A pesquisa é intitulada “Detectando uma onda de curvatura de disco em uma galáxia espiral barrada com redshift 4,4.” O autor principal é o Dr. Takafumi Tsukui, pós-doutorado na Escola de Pesquisa de Astronomia e Astrofísica (RSAA) da Universidade Nacional Australiana. 

BRI 1335-0417 é conhecida por sua rápida taxa de formação de estrelas. Forma estrelas de forma muito mais prolífica do que galáxias modernas como a Via Láctea. Algumas medições mostram que forma estrelas centenas de vezes mais rápido do que a nossa galáxia. De alguma forma, o gás está sendo transportado e transformado em estrelas de forma mais eficiente do que noutras galáxias. 

As observações que revelaram as ondulações foram obtidas com o ALMA, o Atacama Large Millimetre/submillimetre Array. O ALMA é especialmente poderoso na observação de gás e poeira, o que o ajudou a ver as ondulações. Os pesquisadores dizem que as ondulações são evidências de algum tipo de influência externa, como interações com outra galáxia ou possivelmente entrada de gás. 

Ambas as influências podem desencadear a rápida formação de estrelas e ajudar a explicar por que BRI 1335-0417 forma estrelas tão rapidamente. Mas o ALMA encontrou mais do que apenas ondulações; também encontrou evidências de uma barra central. Barras em galáxias espirais podem impulsionar a formação de estrelas, canalizando o gás dos braços para a região central da galáxia e alimentando o nascimento de estrelas ali. O mesmo processo também poderia explicar os núcleos galácticos ativos. 

“A barra, com 3,3 +/- 0,2 quiloparsecs de raio e unindo a espiral de dois braços previamente identificada, é evidente em imagens [C-II] e [infravermelho distante], impulsionando a rápida evolução da galáxia ao canalizar gás em direção ao núcleo “, escrevem os pesquisadores em seu artigo. 

Estas figuras da investigação mostram os dois braços espirais (preto) e a elipse de barra (elipse azul) do BRI 1335-0417 em CII (parte superior) e em FIR (parte inferior). “A configuração da barra e da espiral é semelhante às galáxias espirais de grande design próximas observadas (e encontradas em simulações”, explicam os autores. Crédito da imagem: Tsukui et al. 2023.

Barras em galáxias espirais são normais. Um estudo mostrou que mais de um quarto de todas as galáxias espirais possuem barras. Tanto a Via Láctea quanto a nossa vizinha mais próxima, a galáxia de Andrômeda, são espirais barradas. As barras podem ser temporárias e decair com o tempo, transformando galáxias espirais barradas em galáxias espirais mais simples. 

As barras podem durar apenas cerca de dois bilhões de anos. Eles podem ser cíclicos e formar-se e decair repetidamente, o que ajuda a explicar por que encontramos tantos deles. Alguns pensamentos astronômicos estabelecidos dizem que formar uma barra é o ato final na evolução de uma galáxia. 

“A formação de uma barra pode ser o último ato importante na evolução de uma galáxia espiral”, disse Kartik Sheth, do Spitzer Science Center, ao comentar a pesquisa em 2008. 

“Pensa-se que as galáxias se constroem através de fusões com outras galáxias. Depois de se estabelecerem, a única outra forma dramática de evolução das galáxias é através da acção das barras.” 

Mas os astrônomos nunca encontraram uma barra numa galáxia tão precoce no Universo. 

Isso sugere um mecanismo diferente de formação das barras. “A barra identificada nas imagens [C-II] e [infravermelho distante] da galáxia do disco rico em gás sugere uma nova perspectiva de formação inicial de barras em galáxias ricas em gás com alto desvio para o vermelho – um disco rico em gás gravitacionalmente instável criando uma estrela- formando uma barra gasosa, em vez de uma barra estelar emergindo de um disco estelar pré-existente”, escrevem os autores.

 “Isso pode explicar as estruturas predominantes em forma de barra vistas em imagens FIR de galáxias submilimétricas com alto desvio para o vermelho”, explicam os autores. 

Encontrar essas ondulações – e a barra – nesta antiga galáxia está forçando uma reconsideração. Normalmente, o disco de gás numa galáxia como esta é estável, por isso as ondulações indicam que algo aconteceu recentemente ao disco. 

Não se sabe se foi uma interação com outra galáxia ou uma interação com uma enorme nuvem de gás. No entanto, a conclusão parece natural para os autores. “É natural supor que tal interação também ativaria a alta atividade de formação estelar”, escrevem. 

Os astrônomos estão certos de que as galáxias se formam e evoluem através de fusões com outras galáxias e com enormes nuvens de gás. Essas descobertas não desafiam a ideia. Mas a observação de ondulações visíveis dá aos investigadores outra janela sobre como tudo funciona.

Fonte: universetoday.com