Galáxias "desorganizadas", no Universo jovem, tiveram dificuldade em estabelecer-se

Recorrendo ao Telescópio Espacial James Webb, astrónomos captaram o olhar mais detalhado de sempre sobre o modo como as galáxias se formaram apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang - e descobriram que eram muito mais caóticas e desorganizadas do que as que vemos atualmente.

O raramente utilizado modo de "grisma" do instrumento NIRCam do Webb capta a luz ténue do gás hidrogénio ionizado em galáxias distantes. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, B. Robertson (Universidade da Califórnia em Santa Cruz), B. Johnson (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian), S. Tacchella (Universidade de Cambridge), P. Cargile (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian) 

A equipa, liderada por investigadores da Universidade de Cambridge, analisou mais de 250 galáxias jovens que existiam quando o Universo tinha entre 800 milhões e 1,5 mil milhões de anos. Estudando o movimento do gás no interior destas galáxias, os investigadores descobriram que a maior parte delas eram sistemas turbulentos e "grumosos" que ainda não se tinham instalado em discos giratórios e uniformes como a nossa Via Láctea.

As suas descobertas, publicadas na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sugerem que as galáxias se tornaram gradualmente mais calmas e organizadas à medida que o Universo evoluía. Mas no início do Universo, a formação estelar e as instabilidades gravitacionais provocaram tanta turbulência que muitas galáxias tiveram dificuldade em estabelecer-se.

"Não vemos apenas alguns espetaculares casos anómalos - esta é a primeira vez que conseguimos olhar para uma população inteira de uma só vez", disse a primeira autora Lola Danhaive do Instituto Kavli de Cosmologia de Cambridge. "Encontrámos uma enorme variação: algumas galáxias estão a começar a assentar numa rotação ordenada, mas a maioria ainda é caótica, com gás inchado e a mover-se em todas as direções".

Os investigadores utilizaram o instrumento NIRCam do Webb num modo raramente utilizado, que capta a luz ténue do gás hidrogénio ionizado em galáxias distantes. Danhaive escreveu um novo código para desvendar os dados, combinando-os com imagens de outros levantamentos Webb para medir o movimento do gás no interior de cada galáxia.

"Resultados anteriores sugeriam a formação de discos massivos e bem ordenados numa fase muito precoce, o que não se adequava aos nossos modelos", disse o coautor Sandro Tacchella do Instituto Kavli e do Laboratório Cavendish. "Mas ao olharmos para centenas de galáxias com massas estelares mais baixas, em vez de apenas uma ou duas, vemos o quadro geral, que está muito mais de acordo com a teoria. As primeiras galáxias eram mais turbulentas, menos estáveis e cresceram através de frequentes fusões e surtos de formação estelar".

"Este trabalho ajuda a colmatar a lacuna entre a época da reionização e o chamado meio-dia cósmico, quando a formação estelar atingiu o seu pico", disse Danhaive, que também está ligada ao Laboratório Cavendish. "Mostra como os blocos de construção das galáxias passaram gradualmente de aglomerados caóticos para estruturas ordenadas e como galáxias como a Via Láctea se formaram". 

Os resultados mostram como o Webb permite aos cientistas investigar a dinâmica das galáxias a uma escala que antes era impossível. Estudos futuros terão como objetivo combinar estas descobertas com observações de gás e poeira frios para obter uma imagem mais completa de como as primeiras galáxias se formaram.

"Isto é apenas o início", disse Tacchella. "Com mais dados, seremos capazes de seguir o modo como estes sistemas turbulentos cresceram e se transformaram nas graciosas espirais que vemos hoje".

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