Os astrónomos podem ter acabado de encontrar um dos elos que faltavam na evolução das galáxias

Uma equipe descobre galáxias empoeiradas e formadoras de estrelas, até então desconhecidas, com quase 13 bilhões de anos, ajudando a revisar a história do universo.

Dezoito das galáxias poeirentas e formadoras de estrelas recentemente descobertas (a vermelho) formaram-se há quase 13 mil milhões de anos. Crédito: UMass Amherst

Uma equipe de 48 astrônomos de 14 países, liderada pela Universidade de Massachusetts Amherst, descobriu uma população de galáxias empoeiradas, em processo de formação estelar, nos confins do universo, que se formaram apenas um bilhão de anos após o Big Bang, evento que se acredita ter ocorrido há 13,7 bilhões de anos.

As galáxias podem representar um instantâneo no ciclo de vida galáctico, ligando galáxias brilhantes ultradistantes recentemente descobertas, formadas há 13,3 bilhões de anos, com galáxias primitivas "quiescentes", ou mortas, que pararam de formar estrelas cerca de 2 bilhões de anos após o Big Bang. A nova descoberta desafia os modelos atuais do universo, tornando as conclusões, publicadas no The Astrophysical Journal Letters , um passo em direção à revisão da história cósmica.

“Minha pesquisa envolve tentar identificar e compreender uma população de galáxias raras, empoeiradas e com formação estelar, que foram descobertas apenas no final da década de 1990”, diz Jorge Zavala , professor assistente de astronomia na UMass Amherst e principal autor do artigo.

Parte do que torna essas galáxias tão difíceis de estudar é a poeira, que absorve a luz ultravioleta e visível, tornando-as essencialmente invisíveis para telescópios que dependem das partes ultravioleta e visível do espectro.

Mas com a invenção dos telescópios submilimétricos, capazes de captar luz em comprimentos de onda mais longos, os astrônomos puderam, de repente, iluminar partes empoeiradas do universo que antes permaneciam na escuridão. À medida que a poeira absorve luz ultravioleta e visível, ela também gera calor, irradiando energia infravermelha visível para esses telescópios.

Zavala e seus coautores utilizaram o telescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no Chile, para identificar inicialmente uma população de cerca de 400 galáxias brilhantes e empoeiradas. Em seguida, usaram observações no infravermelho próximo feitas pelo recém-lançado Telescópio Espacial James Webb, da NASA , para localizar aproximadamente 70 galáxias empoeiradas e tênues na borda do nosso universo, a maioria das quais nunca havia sido vista antes. Ao revisitar os dados do ALMA e "empilhar" as observações, a equipe conseguiu confirmar que essas são, de fato, galáxias empoeiradas formadas há quase 13 bilhões de anos. 

Embora o conhecimento técnico necessário para fazer essa descoberta seja por si só digno de notícia, a verdadeira história reside no que essa descoberta significa para nossa compreensão da história do universo.

“Galáxias empoeiradas são galáxias massivas com grandes quantidades de metais e poeira cósmica”, diz Zavala. “E essas galáxias são muito antigas, o que significa que as estrelas estavam sendo formadas no início do universo, antes do que nossos modelos atuais preveem.”

Além disso, parece que as galáxias encontradas por Zavala e sua equipe estão relacionadas a outros dois conjuntos de galáxias raras e anômalas: as galáxias ultrabrilhantes, formadoras de estrelas, que se formaram logo após o Big Bang (descobertas recentemente pelo JWST), e galáxias "quiescentes" muito mais antigas e massivas, que essencialmente morreram e não estão mais formando estrelas.

“É como se agora tivéssemos instantâneos do ciclo de vida dessas galáxias raras”, observa Zavala. “As ultrabrilhantes são galáxias jovens, as quiescentes estão na velhice e as que encontramos são jovens adultas.”

Embora sejam necessárias muito mais pesquisas para confirmar essas sugestões, se a hipótese de Zavala e sua equipe se provar verdadeira, isso significa que nossos modelos astronômicos atuais sobre a formação do universo estão incompletos e que a formação de estrelas ocorreu mais cedo na evolução do universo do que se pensava anteriormente.

Universidade de Massachusetts Amherst