Astrónomos desvendam fase inicial da formação de uma galáxia no Universo Primitivo

2014-08-28

Em cima: Impressão artística de uma explosão de nascimento estelar dentro do núcleo profundo de uma jovem galáxia elíptica em crescimento. Crédito: NASA, Z. Levay, G. Bacon (STScI). Em baixo: O núcleo galáctico GOODS-N-774 (Sparky) visto pela Wide Field Camera 3 e Advanced Camera for Surveys do Telescópio Espacial Hubble. O núcleo está destacado na inserção sobreposta a uma secção do campo norte do Hubble GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey). Crédito: NASA / ESA / E. Nelson (Universidade de Yale).
Os astrónomos obtiveram, pela primeira vez, um vislumbre dos primeiros estágios da construção de uma galáxia
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
de grande massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
. "Sparky" é uma galáxia em desenvolvimento contendo um núcleo denso que brilha com a luz de milhões de estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
recém-nascidas, formadas a um ritmo impressionante. A descoberta foi possível através da combinação de observações realizadas com os observatórios espaciais Hubble, Spitzer e Herschel, e o Observatório W.M. Keck no Havai.

A jovem galáxia é muito distante e foi observada tal como era há 11 mil milhões de anos, apenas 3 mil milhões de anos após o nascimento do Universo, no Big Bang. Os astrónomos pensam que esta galáxia compacta vai continuar a crescer, tornando-se possivelmente numa galáxia elíptica gigante, um aglomerado de estrelas velhas que a teoria prevê desenvolver-se de dentro para fora, com um núcleo compacto a marcar os seus primórdios.

"Nunca tínhamos visto um processo de formação que pudesse criar algo tão denso", explicou Erica Nelson, da Universidade de Yale, em New Haven, Connecticut, principal autora do artigo a anunciar os resultados, publicado a 27 de Agosto na revista Nature. "Suspeitamos que este processo de formação do núcleo seja um fenómeno exclusivo do início do Universo, porque o Universo Primitivo, como um todo, era mais compacto. Hoje, o Universo é tão difuso que já não consegue criar objectos semelhantes."

Com um tamanho muito inferior ao da Via Láctea
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
, a pequena galáxia é poderosa e já contém cerca de duas vezes mais estrelas que a nossa galáxia, todas amontoadas numa região com apenas 6000 anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
de diâmetro. A Via Láctea tem aproximadamente 100 mil anos-luz de diâmetro. Esta galáxia quase invisível pode representar uma população muito maior de objectos semelhantes, obscurecidos pela poeira.

"São ambientes extremos", disse Nelson. "É como um caldeirão medieval a forjar estrelas. Há muita turbulência e borbulhar. Se estivéssemos lá, o céu nocturno brilharia com estrelas jovens e haveria uma grande quantidade de poeira, gás e restos de explosões estelares. Ver isto acontecer é fascinante."

Além de determinar o tamanho da galáxia, a partir das imagens do Hubble, a equipa analisou a fundo imagens de arquivo dos telescópios Spitzer e Herschel no infravermelho
infravermelho
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 350 mícrones. Esta banda permite observar astros, fenómenos, ou processos físicos com temperaturas entre 10 e 5200 graus Kelvin.
distante. A análise permitiu-lhes ver a rapidez com que a jovem galáxia está a produzir estrelas. Sparky está a produzir cerca de 300 estrelas por ano. Em comparação, a Via Láctea produz por ano cerca de 10.

Os astrónomos acreditam que esta produção estelar frenética ocorre porque o centro da galáxia se está a formar no fundo de um poço gravitacional de matéria escura
matéria escura
A matéria escura é matéria que não emite luz e por isso não pode ser observada directamente, mas cuja existência é inferida pela sua influência gravitacional na matéria luminosa, ou prevista por certas teorias. Por exemplo, os astrónomos acreditam que as regiões mais exteriores das galáxias, incluindo a Via Láctea, têm de possuir matéria escura devido às observações do movimento das estrelas. A Teoria Inflacionária do Universo prevê que o Universo tem uma densidade elevada, o que só pode ser verdade se existir matéria escura. Não se sabe ao certo o que constitui a matéria escura: poderão ser partículas subatómicas, buracos negros, estrelas de muito baixa luminosidade, ou mesmo uma combinação de vários destes ou outros objectos.
, a matéria invisível que compôs os andaimes sobre os quais as galáxias se formaram no início do Universo. Uma torrente de gás está a fluir para este poço no núcleo da galáxia, provocando ondas de nascimento da estrelas.

A enorme quantidade de gás e poeira dentro de uma região de extrema formação de estrelas como esta pode explicar por que razão estas galáxias compactas têm iludido os astrónomos até agora. As explosões de formação estelar criam poeira, que se acumula dentro da galáxia em formação e pode bloquear alguma da luz das estrelas. Sparky estava apenas levemente visível, e foram necessários os recursos de infravermelho da Wide Field Camera 3 do Hubble, do Spitzer e do Herschel para revelar a galáxia em desenvolvimento.

As observações indicam que a galáxia esteve a fabricar estrelas furiosamente por mais de mil milhões de anos (desde o momento em que a luz que agora observamos começou a sua longa jornada). Mas, segundo os investigadores, a galáxia não manteve este ritmo frenético por muito tempo. Eventualmente terá parado de formar estrelas no núcleo compacto. Em seguida, pode ter-se fundido
fusão
1- passagem do estado sólido ao líquido, por efeito do calor; 2- junção, união.
com galáxias menores, que a terão feito expandir-se em tamanho nos 10 mil milhões de anos seguintes, tornando-se talvez semelhante a algumas das tranquilas galáxias elípticas que hoje vemos.

"Creio que a nossa descoberta resolve a questão da existência deste modo de formação de galáxias", disse Pieter van Dokkum, da Universidade de Yale, membro da equipa. "A questão agora é: com que frequência
frequência
Num fenómeno periódico, a frequência é o número de ciclos por unidade de tempo.
ocorreu? Suspeitamos que haja mais galáxias como esta, ainda mais ténues em comprimentos de onda
comprimento de onda
Designa-se por comprimento de onda a distância entre dois pontos sucessivos de amplitude máxima (ou mínima) de uma onda.
do infravermelho próximo
infravermelho próximo
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 5 mícrones. Esta banda permite observar astros ou fenómenos com temperaturas entre 740 e 5200 graus Kelvin.
. Calculamos que serão mais brilhantes em comprimentos de onda mais longos, e por isso serão necessários os futuros telescópios de infravermelho
telescópio de infravermelho
Um telescópio de infravermelho é um telescópio munido de um detector sensível à radiação infravermelha, tipicamente nos comprimentos de onda entre 0,75 e os 350 mícrones.
, como o Telescópio Espacial James Webb, da NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
, para encontrarmos esses objectos. "

Fonte da notícia: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/37/full/