O observatório espacial Herschel da ESA descobriu uma população de galáxias escondidas em poeira que não precisam de tanta matéria escura como se pensava para recolher gás e despoletar a formação estelar.
As galáxias estão muito longe e cada tem mais ou menos 300 mil milhões de vezes a massa do Sol. Este tamanho desafia a teoria actual que prevê que uma galáxia tem que ser mais de dez vezes maior, com 5 biliões de massas solares, para ser capaz de formar grandes números de estrelas. O novo resultado foi publicado Quarta-feira num artigo escrito por Alexandre Amblard, da Universidade da Califórnia, em Irvine, EUA, e colegas.
Espera-se que a maioria da massa de qualquer galáxia seja matéria escura, uma substância hipotética que tem ainda que ser detectada mas que os astrónomos acreditam que deve existir para providenciar gravidade suficiente e assim impedir as galáxias de se desfazerem a elas próprias à medida que rodam.
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Esta animação mostra a distribuição da matéria escura, obtida a partir de uma simulação numérica, num desvio para o vermelho de z~2, ou quando o Universo tinha cerca de 3 mil milhões de anos.
Crédito: Consórcio Virgo/Alexandre Amblard/ESA
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Os modelos actuais do nascimento de galáxias começam com a acumulação de grandes quantidades de matéria escura. A sua atracção gravitacional arrasta átomos comuns. Se suficientes átomos são acumulados, esta região de material é inflamada e as estrelas formam-se a velocidades 100-1000 vezes maiores que a velocidade de formação estelar da Via Láctea hoje em dia.
"O Herschel mostra-nos que não precisamos de tanta matéria escura como pensávamos para despoletar formação estelar," afirma Asantha Cooray, da Universidade da Califórnia em Irvine, co-autora do artigo.
Esta descoberta foi feita através da análise de imagens infravermelhas obtidas com o instrumento SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) do Herschel, em comprimentos de onda de 250, 350 e 500 micrómetros. Estes são aproximadamente 100 vezes mais longos que os comprimentos de onda visíveis ao olho humano e revelam galáxias profundamente rodeadas por poeira.
"Com a sua muito alta sensibilidade na radiação infravermelha emitida por estas galáxias jovens e escondidas, o Herschel permite-nos observar o Universo profundo e compreender como é que as galáxias se formam e evoluem," afirma Göran Pilbratt, cientista do projecto Herschel para a ESA.
Existem tantas galáxias nas imagens do Herschel que até se sobrepõem, criando um nevoeiro de radiação infravermelha conhecida como radiação cósmica infravermelha de fundo. As galáxias não estão distribuídas aleatoriamente mas seguem o padrão fundamental da matéria escura no Universo, e por isso o nevoeiro tem um padrão distinto de luz e manchas escuras.
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Esta imagem de cores falsas mostra uma zona do céu conhecida como 'Buraco de Lockman',observado pelo instrumento SPIRE a bordo do Herschel. O 'Buraco de Lockam' está localizado na constelação da Ursa Maior e é um campo no céu quase desprovido de contaminação no pano da frente e por isso ideal para observações de galáxias no Universo distante. Quase cada ponto da imagem é uma galáxia, e cada contendo milhares de milhões de estrelas e aparecendo como eram há 10-12 mil milhões de anos atrás, quando o Universo tinha apenas 2 mil milhões de anos.
Crédito: Consórcio Virgo/Alexandre Amblard/ESA
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Análises do brilho das manchas nas imagens do SPIRE mostraram que a velocidade de formação estelar nas distantes galáxias infravermelhas é 3-5 vezes maior que a inferida previamente a partir de observações no visível de galáxias similares e muito jovens, pelo Hubble e por outros telescópios.
Análises e simulações posteriores mostraram que esta massa mais pequena para as galáxias é vantajosa para a formação estelar. As galáxias menos massivas têm mais dificuldade em formar mais do que uma primeira geração de estrelas antes de desvanecerem. Do outro lado da balança, as galáxias mais massivas debatem-se porque o seu gás arrefece mais devagar, prevenindo-as de colapsar até às altas densidades necessárias para despoletar a formação estelar.
Mas nesta massa "no ponto" recentemente identificada, de algumas centenas de milhares de milhões de massas solares, as galáxias podem fabricar estrelas a velocidades prodigiosas e por conseguinte crescer rapidamente.
"Esta é a primeira observação directa da escala de massa preferida para despoletar a formação estelar," afirma Dr. Cooray.
Os modelos de formação galáctica podem agora ser ajustados para reflectir estes novos resultados, e os astrónomos podem dar um passo em frente na compreensão de como as galáxias - incluindo a nossa - se formaram.
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