NRAO/AUI/NSF; D. Berry
Impressão de artista de um par de galáxias observadas no Universo primordial.
Utilizando o Telescópio Espacial James Webb, uma equipa internacional de astrónomos liderada pela Universidade de Cambridge detetou uma galáxia “morta” quando o Universo tinha apenas 700 milhões de anos, a galáxia mais antiga, do género, alguma vez observada.
Esta galáxia parece ter vivido depressa e morrido jovem: a formação estelar ocorreu apressadamente e parou quase com a mesma rapidez, o que é inesperado para um período tão precoce da evolução do Universo.
No entanto, não é claro se o estado “extinguido” desta galáxia ancestral, designada JADES-GS-z7-01-QU, é temporário ou permanente, nem o que a levou a deixar de formar novas estrelas.
Os resultados, publicados na revista Nature, poderão ser importantes para ajudar os astrónomos a compreender como e porque é que as galáxias deixam de formar novas estrelas e se os factores que afetam esta formação estelar se alteraram ao longo de milhares de milhões de anos.
“As primeiras centenas de milhões de anos do Universo foram uma fase muito ativa, com muitas nuvens de gás a colapsar para formar novas estrelas”, disse Tobias Looser, investigador do Instituto Kavli de Cosmologia e primeiro autor do artigo.
“As galáxias precisam de uma grande quantidade de gás para formar novas estrelas e o Universo primitivo era como um buffet à discrição“, acrescenta o investigador.
“Só mais tarde no Universo é que começamos a ver as galáxias deixarem de formar estrelas, quer isso se deva a um buraco negro ou a outra coisa qualquer“, disse o coautor Francesco D’Eugenio, também do Instituto Kavli de Cosmologia.
Os astrónomos pensam que a formação estelar pode ser abrandada ou interrompida por diferentes factores, todos eles fazendo com que uma galáxia fique sem o gás de que necessita para formar novas estrelas.
Factores internos, como um buraco negro supermassivo ou o feedback da formação estelar, podem empurrar o gás para fora da galáxia, fazendo com que a formação estelar pare rapidamente.
Em alternativa, o gás pode ser consumido muito rapidamente pela formação estelar, sem ser prontamente reabastecido por gás fresco proveniente dos arredores da galáxia, o que resulta na inanição da galáxia.
“Não temos a certeza se algum destes cenários pode explicar o que vimos agora com o Webb”, disse o professor Roberto Maiolino, coautor do artigo científico.
“Até agora, para compreender o Universo primitivo, usámos modelos baseados no Universo moderno. Mas agora que podemos ver muito mais para trás no tempo e observar que a formação estelar foi extinta tão rapidamente nesta galáxia, os modelos baseados no Universo moderno poderão ter de ser revistos”, detalha.
Usando dados do JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), os astrónomos determinaram que esta galáxia passou por um curto e intenso período de formação estelar de 30 a 90 milhões de anos.
Mas cerca de 10 a 20 milhões de anos antes do momento em que foi observada pelo Webb, a formação estelar parou subitamente.
Colaboração JADES
Imagem a cores falsas, pelo Telescópio Espacial James Webb, de uma pequena fração do campo Goods-South, com a galáxia JADES-GS-z7-01-QU em destaque.
“Tudo parece acontecer mais depressa e de forma mais dramática no início do Universo, e isso pode incluir galáxias que passam de uma fase com formação estelar para uma fase de dormência ou extinção”, disse Looser.
Os astrónomos já tinham observado galáxias mortas no Universo jovem, mas esta galáxia é a mais antiga até agora – apenas 700 milhões de anos após o Big Bang, há mais de 13 mil milhões de anos. Esta observação é uma das mais profundas já efetuadas com o Webb.
Para além de ser a mais antiga do género, JADES-GS-z7-01-QU tem também uma massa relativamente baixa – aproximadamente a mesma que a Pequena Nuvem de Magalhães (PNM), uma galáxia anã perto da Via Láctea, embora a PNM ainda esteja a formar novas estrelas.
Outras galáxias extintas no Universo primitivo eram muito mais massivas, mas a sensibilidade melhorada do Webb permite observar e analisar galáxias mais pequenas e mais ténues.
Os astrónomos dizem que, embora pareça morta no momento da observação, é possível que nos cerca de 13 mil milhões de anos que se seguiram, esta galáxia possa ter voltado à vida e começado a formar novas estrelas.
“Estamos à procura de outras galáxias como esta no Universo primordial, o que nos ajudará a determinar como e porque é que as galáxias deixam de formar novas estrelas”, disse D’Eugenio.
“Pode dar-se o caso de as galáxias do Universo primitivo ‘morrerem’ e depois voltarem a ganhar vida. Precisamos de mais observações para nos ajudar a perceber isso”, concluiu.
