Mega-colisão de galáxias há 12 mil milhões de anos intriga astrónomos

ESO/M. Kornmesser

Quase no fim do universo observável, uma imensa colisão cósmica, que envolveu 14 jovens galáxias, pode ter dado lugar a uma das maiores megaestruturas do nosso universo: um aglomerado de galáxias, gravitacionalmente ligado à matéria escura e a nadar num mar de gás ionizado quente.

Usando o Atacama Large Millimeter / Submilimeter Array (ALMA), uma equipa internacional de cientistas descobriu a concentração surpreendentemente densa prestes a fundir-se, formando o núcleo do que eventualmente se tornará um aglomerado colossal.

Este proto-aglomerado está localizado a aproximadamente 12,4 mil milhões de anos-luz de distância, o que significa que a sua luz começou a viajar até nós quando o universo tinha apenas 1,4 mil milhões de anos, ou cerca de um décimo da sua idade atual.

As suas galáxias individuais formam estrelas até 1.000 vezes mais rápido do que a nossa galáxia e estão amontoadas dentro de uma região do espaço com apenas três vezes o tamanho da Via Láctea. O aglomerado de galáxias resultante certamente fará frente a alguns dos aglomerados mais massivos que vemos hoje no universo.

“Ter encontrado um imenso aglomerado de galáxias em formação é espetacular por si só. Mas o facto de isso estar a acontecer tão cedo na história do universo representa um desafio formidável para a nossa compreensão atual do modo como as estruturas se formam no universo”, aponta Scott Chapman, astrofísico da Universidade Dalhousie, no Canadá, especialista em cosmologia observacional que estuda as origens das estruturas no universo e a evolução das galáxias.

Durante os primeiros milhões de anos da história cósmica, a matéria normal e a matéria escura começaram a agregar-se em concentrações cada vez maiores, dando origem aos aglomerados de galáxias, os maiores objetos do universo conhecido.

Com massas comparáveis ​​a um bilião de sóis, os aglomerados podem conter até mil galáxias, grandes quantidades de matéria escura, buracos negros gigantescos e gases emissores de raios X que atingem temperaturas superiores a um milhão de graus.

As teorias atuais e os modelos computacionais sugeriam, entretanto, que proto-aglomerados tão massivos como o observado pelo ALMA deveriam ter demorado muito mais a evoluir.

“Como é que o conjunto de galáxias ficou tão grande em tão pouco tempo é um mistério. Não foi construído gradualmente, ao longo de milhares de milhões de anos, como os astrónomos esperavam”, disse Tim Miller, candidato a doutoramento na Universidade de Yale e co-autor do estudo.

“Esta descoberta oferece uma oportunidade incrível para estudar como aglomerados de galáxias e as suas galáxias gigantescas uniram-se nesses ambientes extremos.”

Este proto-aglomerado galáctico específico, chamado SPT2349-56, foi observado pela primeira vez como uma leve mancha de luz milimétrica em 2010 com o Telescópio do Polo Sul da National Science Foundation.

Observações de acompanhamento com o telescópio Atacama Pathfinder Experiment (APEX) ajudaram a confirmar que este era de facto uma fonte galáctica extremamente distante e digna de observações de acompanhamento com o ALMA.

A resolução superior e a sensibilidade do ALMA permitiram aos astrónomos distinguir nada menos que 14 objetos individuais numa região do espaço incrivelmente pequena, confirmando que o objeto era um proto-aglomerado num estágio muito inicial de desenvolvimento.

A extrema distância deste conjunto e os componentes claramente definidos oferecem aos astrónomos uma oportunidade sem precedentes de estudar alguns dos primeiros passos da formação de aglomerados menos de 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang.

Usando os dados do ALMA como as condições iniciais para simulações computacionais sofisticadas, os investigadores conseguiram demonstrar como esta coleção atual de galáxias provavelmente crescerá e evoluirá ao longo de milhões de anos.

“O ALMA deu-nos, pela primeira vez, um ponto de partida claro para prever a evolução de um aglomerado de galáxias. Com o tempo, as 14 galáxias que observamos irão parar de formar estrelas e irão colidir e aglutinar-se numa única galáxia gigantesca”, garante Chapman.

A segunda do seu tipo

O proto-aglomerado descoberto pelo ALMA no início do universo é uma descoberta rara, mas não é o primeiro a ser encontrado. É uma de duas recentes descobertas de aglomerados deste tipo num período em que supostamente não deveriam estar lá.

Uma equipa de cientistas anunciou que também encontraram um proto-aglomerado de 10 galáxias no início do Universo em setembro do ano passado. É possível descobrir todo o tipo de coisas que se forma no início do Universo – estrelas, galáxias, aglomerados – mas o tamanho e a composição desses proto-aglomerados é um enigma.

“Acredita-se que a duração destas galáxias seja relativamente curta, porque consomem o gás a uma taxa extraordinária”, explicou o astrofísico Iván Oteo, da Universidade de Edimburgo, principal autor do artigo publicado na quarta-feira na revista Nature.

“Em qualquer momento, em qualquer canto do Universo, essas galáxias são geralmente minoria. Por isso, encontrar numerosas galáxias assim a brilhar ao mesmo tempo é muito confuso e algo que ainda temos de entender.”

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