FÁBRICA ESTELAR DO UNIVERSO JOVEM DESAFIA TEORIAS DE EVOLUÇÃO GALÁCTICA
19 de Abril de 2013
O Observatório Espacial Herschel da ESA descobriu uma galáxia extremamente distante que produz estrelas mais de 2000 vezes mais depressa do que a nossa própria Via Láctea. Observada numa altura em que o Universo tinha menos de mil milhões de anos, a sua mera existência desafia as nossas teorias da evolução galáctica.
A galáxia, conhecida como HFLS3, aparece como pouco mais que uma ténue mancha avermelhada nas imagens do HerMES (Herschel Multi-tiered Extragalactic Survey). No entanto, as aparências enganam: esta pequena mancha é na realidade uma fábrica estelar, furiosamente transformando gás e poeira em novas estrelas.
A nossa própria Via Láctea produz estrelas a uma taxa equivalente a uma massa solar por ano, mas HFLS3 produz estrelas novas mais de 2000 vezes mais rapidamente. Esta é uma das maiores taxas de formação estelar jamais vistas em qualquer galáxia.
A extrema distância de HFLS3 significa que a sua luz viajou durante quase 13 mil milhões de anos através do espaço antes de chegar até nós. Por isso, vemo-la como existia no Universo jovem, apenas 880 milhões de anos após o Big Bang ou com 6,5% da idade actual do Universo.
Mesmo naquela tenra idade, HFLS3 já estava perto da massa da Via Láctea, com cerca de 140 mil milhões de vezes a massa do Sol na forma de estrelas e material de formação estelar. Após outros 13 mil milhões de anos, deve ter crescido até ser tão grande como as maiores galáxias conhecidas no Universo Local.
Isto faz do objecto um enigma. De acordo com as actuais teorias da evolução galáctica, galáxias tão massivas como HFLS3 não deveriam estar presentes pouco tempo depois do Big Bang.
As primeiras galáxias formadas deveriam ser relativamente pequenas e leves, contendo apenas alguns milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol. Elas formam as suas primeiras estrelas a taxas algumas vezes superiores à da Via Láctea hoje em dia.
As galáxias pequenas, de seguida, crescem ao alimentar-se do gás frio do espaço intergaláctico e pela fusão com outras galáxias pequenas. Assim, ao encontrar a idade em que as primeiras galáxias massivas apareceram, isso pode restringir as actuais teorias de evolução galáctica. Mas isso não é fácil.
"Olhando para os primeiros exemplos destas gigantes fábricas estelares é como procurar uma agulha num palheiro; o conjunto de dados do Herschel é extremamente rico," afirma Dominik Riechers da Universidade de Cornell, que liderou a investigação.
Dezenas de milhares de galáxias massivas com formação estelar já foram detectadas pelo Herschel como parte do HerMES e vasculhando os dados para encontrar as mais interessante é um desafio.
"Esta galáxia em particular captou a nossa atenção porque era brilhante, e ainda muito vermelha em comparação com outras do seu género," afirma Dave Clements, co-investigador do Imperial College de Londres.
O vermelho neste caso significa mais brilhante em comprimentos de onda infravermelhos mais longos e, devido ao efeito de desvio para o vermelho no nosso Universo em expansão, isto pode indicar uma distância extrema. As observações de acompanhamento com um conjunto de telescópios terrestres confirmaram que HFLS3 era a galáxia mais distante já encontrada do seu tipo, vista apenas 880 milhões de anos após o Big Bang, com um desvio para o vermelho de 6,34.
Com isto em mãos, os astrónomos foram capazes de traduzir com confiança o brilho infravermelho da galáxia numa taxa de formação estelar, descobrindo a sua natureza extraordinária.
HFLS3 produz tantas estrelas que é apelidada de 'formação estelar máxima'. Toda a galáxia está envolta em formação estelar, até ao ponto em que a intensa radiação das jovens estrelas quase expele a matéria-prima da galáxia. Ambientes como este não existem em escalas galácticas no Universo de hoje em dia.
"Galáxias como HFLS3, nesta altura do Universo e com intensa formação estelar, produziram os elementos pesados que compunham as gerações posteriores de estrelas e galáxias, e grande parte da matéria que conhecemos hoje," afirma o Dr. Riechers.
Mesmo no início do Universo, espera-se que sejam extremamente raras. A mera existência de um único objecto deste género, tão cedo no Universo, representa um desafio para as actuais teorias de formação galáctica, que preveem que devia alcançar massas tão elevadas só muito mais tarde.
A equipa continua a vasculhar o enorme conjunto de dados do Herschel à procura de mais exemplos destas galáxias extremas.
"Com estas observações, o Herschel descobriu um raro exemplo de uma galáxia repleta de estrelas numa altura da história cósmica em que havia muito poucas galáxias como esta," afirma Göran Pilbratt, cientista do projecto Herschel da ESA.
"Isto sublinha o carácter pioneiro do Herschel e a sua capacidade para revelar um Universo anteriormente escondido, melhorando a nossa compreensão de como as galáxias se formam."
Esta impressão de artista mostra a galáxia HFLS3 com formação estelar máxima. A galáxia aparece com pouco mais que uma mancha vermelha e ténue em imagens do observatório espacial Herschel. Mas as aparências enganam, pois fabrica estrelas mais de 2000 vezes mais depressa que a nossa Via Láctea, uma das taxas de formação estelar mais elevadas jamais observada.
Crédito: ESA, C. Carreau
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A galáxia HFLS3 foi vista inicialmente como uma pequena mancha avermelhada em submilimétricas do Herschel (imagem principal e painéis à direita). Observações posteriores com telescópios terrestres, desde o óptico até comprimentos de onda milimétricos (ampliações) mostraram que existem duas galáxias muito perto uma da outra. No entanto, estão a distâncias muito diferentes, e uma delas, vista em comprimentos de onda milimétricos (ampliação, galáxia azulada), tão distante que a estamos a ver como era quando o Universo tinha apenas 880 milhões de anos. HFLS3 é uma galáxia de formação estelar máxima, a galáxia mais distante já descoberta do seu género.
Crédito: ESA/Herschel/HerMES/IRAM/GTC/Observatório W.M. Keck
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