Astrônomos acompanham uma galáxia massiva crescendo 1,2 bilhões de anos após Big Bang

As primeiras observações do telescópio James Webb revelaram a existência de galáxias massivas quando o Universo tinha menos de 1 bilhão de anos. Essas descobertas levantaram novas questões sobre a rapidez com que grandes estruturas puderam se formar após o Big Bang.

As galáxias crescem por diferentes mecanismos, como a formação contínua de estrelas a partir da acreção de gás e a fusão com outras galáxias. No modelo cosmológico atual, colisões e fusões entre sistemas menores desempenham um papel principal na construção de galáxias cada vez mais massivas.

Agora, astrônomos identificaram um grupo compacto de seis galáxias jovens em interação quando o Universo tinha pouco mais de 1,2 bilhão de anos. As evidências indicam que esses sistemas estão em processo de fusão e poderão formar uma única galáxia muito mais massiva.

Fusão de galáxias

As fusões de galáxias ocorrem quando dois ou mais sistemas ficam gravitacionalmente ligados e passam a interagir durante centenas de milhões ou até bilhões de anos. Nesse processo, as estrelas raramente colidem diretamente, mas a gravidade altera suas órbitas e redistribui o gás, a poeira e a matéria escura.

À medida que as galáxias se aproximam, a fricção dinâmica faz com que percam energia orbital e espiralem em direção uma da outra. Após sucessivas passagens, seus discos e halos de matéria escura se sobrepõem até que os núcleos se fundam em um único sistema.

Como as galáxias crescem?

O crescimento das galáxias ocorre por diferentes mecanismos ao longo da história cósmica. Um deles é a acreção contínua de gás do meio intergaláctico, que fornece matéria-prima para a formação de novas estrelas. Outro mecanismo é a incorporação de galáxias menores.

No modelo cosmológico ΛCDM, as fusões galácticas são um dos principais processos responsáveis pela formação das maiores galáxias do Universo. Pequenas galáxias surgem primeiro e, ao longo do tempo, unem-se por meio de sucessivas interações gravitacionais.

Sistema com 6 galáxias

A nova pesquisa analisou um grupo de seis galáxias jovens, denominado SCGG-z5, quando o Universo tinha apenas cerca de 1,2 bilhão de anos. Os pesquisadores confirmaram que todas as seis galáxias pertencem ao mesmo sistema e ocupam uma região com apenas cerca de 52 mil anos-luz de extensão.

Todas as seis galáxias exibem morfologias irregulares e sinais de intensa interação gravitacional. A análise das velocidades mostra que elas podem realizar múltiplas aproximações em aproximadamente 14 milhões de anos. Esse sistema é vislumbre do nascimento de uma galáxia massiva no Universo jovem.

Observações

Comparações com a simulação cosmológica EAGLE indicam que as seis galáxias do sistema SCGG-z5 devem se fundir completamente em uma única galáxia em 400 milhões de anos. Após essa fusão, o novo sistema continuará acumulando massa por meio da acreção de gás e de novas interações gravitacionais.

As previsões sugerem que ele poderá atingir uma massa estelar próxima de 100 bilhões de massas solares e tornar-se a galáxia central de um aglomerado. Os pesquisadores estimam que todo o processo dure aproximadamente 800 milhões de anos. Isso significa que o James Webb registrou o sistema em uma fase curta de sua evolução.