Gigantescos aglomerados de galáxias encontrados pouco antes de serem inundados pela formação estelar

Um dos fatores centrais na evolução das galáxias é a taxa de formação das estrelas. Algumas galáxias estão em um período de formação estelar ativa, enquanto outras têm muito poucas estrelas novas. 

Em termos gerais, pensa-se que as galáxias mais jovens entram num período de rápida formação estelar antes de se estabilizarem e se tornarem numa galáxia madura. Mas um novo estudo descobriu algumas coisas interessantes sobre quando e porquê as estrelas se formam.

Esta imagem pancromática do aglomerado de galáxias MACS0416 foi criada combinando observações infravermelhas do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA com dados de luz visível do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Crédito: NASA/ESA/CSA/STScI

O estudo analisou um tipo de aglomerado galáctico conhecido como Brightest Cluster Galaxies (BCGs), que são os maiores e mais brilhantes aglomerados de galáxias que podemos ver. Neste caso, a equipe identificou os 95 aglomerados mais brilhantes vistos pelo Telescópio do Pólo Sul (SPT). Essas galáxias estão em desvios para o vermelho que variam de z = 0,3 a z = 1,7, que abrange o período do Universo de 3,5 a 10 bilhões de anos atrás.

Isso é uma boa parte do tempo cósmico, então você pensaria que os dados mostrariam como a formação estelar mudou ao longo do tempo. A uma taxa elevada quando as galáxias eram jovens e havia muito gás e poeira em redor, e a uma taxa baixa depois de grande parte dessa matéria-prima ter sido consumida. Mas o que a equipa descobriu foi que dentro destes enxames a formação estelar foi notavelmente consistente ao longo de milhares de milhões de anos. Eles também encontraram a chave para saber quando ocorre a formação de estrelas: entropia.

A entropia é um conceito sutil e muitas vezes mal compreendido na física. É frequentemente descrito como o nível de desordem em um sistema, onde a entropia de uma xícara quebrada é maior do que a de uma xícara intacta. Como a entropia sempre aumenta, você nunca verá uma xícara se quebrar espontaneamente. Mas, na realidade, a entropia pode descrever uma série de coisas, desde o fluxo de calor até a informação necessária para descrever um sistema.

Uma amostra de aglomerados de galáxias, com luz de raios X vista em roxo. Crédito: Raio X: NASA/CXC/MIT/M. Calzadilla et al.; Óptica: NASA/ESA/STScI; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/N. Wolk e J. Major

Uma das coisas a ter em mente é que dentro de uma região do espaço, a entropia pode diminuir, à medida que outras áreas aumentam. O exemplo mais comum é a sua geladeira. O interior da sua geladeira pode ser muito mais frio do que o resto da sua cozinha porque a energia elétrica bombeia o calor para longe dela.

O mesmo se aplica à vida na Terra. Os seres vivos têm uma entropia relativamente baixa, o que é possível graças à energia que obtemos do Sol. Um efeito semelhante pode ocorrer em aglomerados de galáxias. À medida que o gás e a poeira entram em colapso graças à gravidade, a entropia interna pode diminuir. O material torna-se mais denso e mais frio com o tempo e, assim, as estrelas podem começar a se formar.

À primeira vista, isso parece óbvio. É claro que as estrelas podem se formar quando há bastante gás frio e poeira ao redor. É assim que funciona. Mas o que a equipe descobriu é que não existe uma temperatura ou densidade específica na qual as estrelas se formam. Esses fatores interagem entre si de várias maneiras, mas a chave é a entropia geral. 

Quando a entropia dentro do aglomerado cai abaixo de um nível crítico, as estrelas começam a se formar. Eles descobriram que este nível crítico pode ser alcançado ao longo de milhares de milhões de anos, razão pela qual a formação de estrelas em todos estes aglomerados é tão notavelmente estável.

É um resultado importante porque mostra que, em vez de descobrir quanto gás e poeira existe numa galáxia, ou se esta está a uma temperatura suficientemente baixa, só precisamos de quantificar a entropia de uma galáxia. E quando essa entropia estiver correta, novas estrelas brilharão.

Fonte: universetoday.com