Astrônomos japoneses observam a morte de uma das primeiras galáxias após o Big Bang

Pesquisadores japoneses encontram uma das primeiras galáxias após o Big Bang em seus estágios finais de formação estelar, que parece inativa e de grande massa.

Representação artística da galáxia COSMOS-1047519. Crédito: arXiv.

As primeiras grandes galáxias e, portanto, aquelas com maiores massas são possivelmente as progenitoras de galáxias elípticas gigantes. Estas deixaram de formar estrelas há muito tempo, razão pela qual são conhecidas como “Galáxias Massivas Inativas”.

Estes objetos, ao formarem as primeiras estrelas, estabeleceram as suas massas estelares mais rapidamente, pelo o que poderiam ser a chave para melhorar a nossa compreensão do processo de evolução das galáxias.

Até o momento, poucas galáxias deste tipo foram detectadas a grandes distâncias com desvio para o vermelho (z) maior que 4,0, e foram confirmadas pela técnica de espectroscopia. Encontrar novas galáxias deste tipo é de grande importância para os astrônomos, uma vez que estes objetos podem ajudar a compreender as primeiras fases do Universo após o Big Bang.

Espectro da Galáxia COSMOS-1047519. Crédito: Takumi Kakimoto.

Em 29 de agosto, em um artigo publicado no servidor arXiv, uma equipe de astrônomos relatou a descoberta de uma nova galáxia massiva e inativa com alto desvio para o vermelho ("redshift" em inglês). A galáxia, que recebeu a designação COSMOS-1047519, foi detectada com a ajuda do telescópio Keck I, no Havaí.

A galáxia inativa mais jovem

Uma equipe de astrônomos liderada por Takumi Kakimoto, da Universidade de Estudos Avançados do Japão, confirmou a detecção de uma galáxia inativa de grande massa, com um desvio para o vermelho, ou distância muito grande.

O pesquisador detalhou que a confirmação espectroscópica de uma galáxia massiva inativa em z = 4,53 foi apresentada com base na observação do Keck/MOSFIRE, com uma massa estelar muito grande e uma taxa de formação estelar muito baixa a partir do ajuste espectral, usando espectrometria e fotometria.

Espectroscopia e fotometria são as análises do espectro de luz de um objeto astronômico tanto em sua curva de luz quanto em imagens diretas, respectivamente.

As observações descobriram que COSMOS-1047519 tem uma massa de aproximadamente 60 milhões de massas solares e uma taxa de formação de estrelas (SFR) de apenas 10 massas solares por ano. A idade da galáxia é estimada em 180 milhões de anos, quando o Universo estava recém na sua 'infância'.

Os astrônomos enfatizaram que o SFR estimado está bem abaixo do estimado para galáxias com desvio para o vermelho de 4,5. A história de formação estelar do COSMOS-1047519 inferida a partir do ajuste sugere que a galáxia sofreu uma explosão estelar, seguida de um rápido resfriamento numa escala de tempo de cerca de 100 milhões de anos.

O desvio ao vermelho ou “z” é usado em astrofísica para determinar a distância até galáxias distantes e depende da velocidade com que elas se afastam de nós.

Os resultados, portanto, fazem da COSMOS-1047519 uma das galáxias inativas mais jovens, com um desvio para o vermelho superior a 3,0. As descobertas também indicam que ela é provavelmente uma galáxia em extinção.

Desafios futuros

Tentando encontrar os processos físicos responsáveis pela supressão da formação estelar no COSMOS-1047519, os autores do artigo propõem a hipótese mais plausível.

Estas descobertas sugerem que o esgotamento do gás devido a explosão estelar e/ou a retroalimentação do buraco negro central causada por interações ou fusões entre galáxias pode ser responsável pelo resfriamento.

O acoplamento extremamente rápido das primeiras galáxias durante os primeiros bilhões de anos de história cósmica é um grande desafio para a nossa compreensão da física da formação de galáxias e da evolução do Universo primordial.

Algo que sem dúvida mudará com a chegada do Telescópio Espacial James Webb, que confirmou a existência deste tipo de galáxias em quantidades substanciais nas primeiras centenas de milhões de anos.