ESO / NAOJ / NRAO
Imagem conceptual de MACS1149-JD1 no Universo primitivo.
Uma equipa internacional de investigação liderada por Tsuyoshi Tokuoka, estudante da Universidade de Waseda no Japão, observou sinais de rotação numa galáxia que existia no início do Universo, apenas 500 milhões de anos após o Big Bang.
Esta galáxia é, de longe, a mais antiga com uma assinatura de rotação. A sua velocidade de rotação é de apenas 50 quilómetros por segundo, em comparação com 220 quilómetros por segundo para a Via Láctea.
Isto indica que a galáxia ainda se encontra numa fase inicial de desenvolvimento de movimento de rotação. Esta descoberta pode levar a uma melhor compreensão da formação galáctica no Universo inicial.
À medida que os telescópios se tornam mais avançados e poderosos, os astrónomos são capazes de detetar cada vez mais galáxias distantes.
Devido à expansão do Universo, estas galáxias estão a afastar-se cada vez mais de nós. Isto faz com que as suas emissões tenham um desvio para o vermelho (comprimentos de onda mais longos).
Curiosamente, podemos estimar a rapidez com que uma galáxia se move e, por sua vez, quando foi formada, com base no aspeto do desvio da emissão. O ALMA é particularmente adequado para a observação de tais desvios para o vermelho na emissão galáctica.
Uma equipa internacional de investigação observou, utilizando o ALMA, emissões de uma galáxia distante chamada MACS1149-JD1, ou JD1 para abreviar, o que os levou a algumas conclusões interessantes.
“Para além de encontrar galáxias muito distantes com desvio para o vermelho, o estudo do seu movimento interno de gás e estrelas proporciona motivação para compreender o processo de formação galáctica no Universo mais longínquo possível,” explicou Richard S. Ellis, professor na UCL (University College London).
A formação das galáxias começa com a acumulação de gás e prossegue com a formação estelar a partir desse gás. Com o tempo, a formação estelar progride do centro para fora, desenvolve-se um disco galáctico e a galáxia adquire uma forma particular.
À medida que a formação estelar continua, novas estrelas formam-se no disco giratório, enquanto estrelas mais antigas permanecem na parte central. É possível determinar a fase evolutiva da galáxia através do estudo da idade dos objetos estelares e do movimento das estrelas e do gás.
A equipa mediu com sucesso pequenas diferenças no desvio para o vermelho de posição para posição dentro da galáxia, mostrando que JD1 satisfazia o critério de uma galáxia dominada pela rotação.
A velocidade de rotação calculada foi de cerca de 50 quilómetros por segundo, em comparação com a velocidade de rotação do disco da Via Láctea de 220 quilómetros por segundo. A equipa também mediu que o diâmetro de JD1 é de apenas 3000 anos-luz, muito mais pequena que a Via Láctea, que tem 100.000 anos-luz de diâmetro.
A galáxia que a equipa observou é, de longe, a fonte mais distante até agora encontrada que tem um disco giratório.
Juntamente com medições semelhantes de sistemas mais próximos na literatura, isto permitiu à equipa delinear o desenvolvimento gradual de galáxias giratórias ao longo de mais de 95% da nossa história cósmica.
Além disso, a massa estimada a partir da velocidade de rotação está de acordo com a massa estelar estimada anteriormente a partir da assinatura espectral e provém predominantemente das estrelas “maduras” que se formaram cerca de 300 milhões de anos antes. “Isto mostra que a população estelar em JD1 se formou numa época ainda anterior da história cósmica,” disse Takuya Hashimoto, professor assistente na Universidade de Tsukuba.
“A velocidade de rotação de JD1 é muito mais baixa do que as encontradas em galáxias em épocas posteriores e na Via Láctea, e JD1 está provavelmente numa fase inicial de desenvolvimento de um movimento de rotação,” disse Akio Inoue, professor na Universidade de Waseda.
Com o recentemente lançado Telescópio Espacial James Webb, a equipa planeia agora identificar a localização de estrelas jovens e mais velhas na galáxia para refinar o seu cenário de formação.
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