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MEGAFUSÕES DE GALÁXIAS ANTIGAS
27 de abril de 2018

 


Esta impressão de artista de SPT2349-56 mostra um grupo de galáxias em interação e em fusão no início do Universo. Estas fusões foram avistadas com os telescópios ALMA e APEX e representam a formação dos enxames galácticos, os objetos mais massivos no Universo moderno. Os astrónomos pensavam que estes eventos teriam ocorrido cerca de 3 mil milhões de anos após o Big Bang, por isso ficaram surpreendidos quando estas novas observações revelaram estes fenómenos a acontecer quando o Universo tinha apenas metade desta idade!
Crédito: ESO/M. Kornmesser
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Os telescópios ALMA e APEX investigaram o espaço profundo — numa altura em que o Universo tinha apenas um-décimo da sua idade atual — e observaram enormes amontoados cósmicos a formarem-se: as colisões iminentes de jovens galáxias com formação estelar explosiva. Os astrónomos pensavam que estes eventos teriam ocorrido cerca de 3 mil milhões de anos após o Big Bang, por isso ficaram surpreendidos quando estas novas observações revelaram estes fenómenos a acontecer quando o Universo tinha apenas metade desta idade! Pensa-se que estes sistemas antigos de galáxias estejam a construir as maiores estruturas conhecidas no Universo: os enxames de galáxias.

Com o auxílio do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e do APEX (Atacama Pathfinder Experiment), duas equipas internacionais de cientistas, lideradas por Tim Miller da Universidade de Dalhousie no Canadá e da Universidade de Yale nos EUA e Iván Oteo da Universidade de Edimburgo no Reino Unido, descobriram concentrações surpreendentemente densas de galáxias prestes a coalescer, originando os núcleos do que eventualmente se tornarão enormes enxames de galáxias.

Observando profundamente, a 90% da distância do Universo observável, a equipa de Miller observou um protoenxame de galáxias chamado SPT2349-56. A radiação emitida por este objeto começou a viajar até nós quando o Universo tinha apenas um-décimo da sua idade atual.

As galáxias individuais que compõem este denso amontoado cósmico são galáxias com formação explosiva de estrelas e por isso a concentração de formação estelar vigorosa nesta região tão compacta torna-a de longe a região mais ativa alguma vez observada no Universo jovem. Nascem milhares de estrelas por ano neste local, em comparação com apenas uma por ano na nossa Via Láctea.

A equipa de Oteo tinha já descoberto, ao combinar observações do ALMA e do APEX, uma megafusão semelhante constituída por dez galáxias poeirentas a formar estrelas, à qual chamou "núcleo vermelho poeirento", devido à sua cor muito vermelha.

 

Iván Oteo explica porque é que estes objetos são inesperados: "Pensa-se que o tempo de vida das galáxias poeirentas com formação estelar explosiva é relativamente curto, uma vez que estes objetos consomem o seu gás a uma taxa enorme. A qualquer momento, em qualquer canto do Universo, estas galáxias são geralmente uma minoria. Por isso, encontrar diversas galáxias deste tipo a brilhar ao mesmo tempo é bastante intrigante e algo que precisamos ainda de compreender."

Estes enxames de galáxias em formação foram inicialmente descobertos como ténues manchas de luz, em observações levadas a cabo pelo Telescópio do Polo Sul e pelo Observatório Espacial Herschel. Observações subsequentes obtidas pelo ALMA e pelo APEX mostraram que se tratavam de estruturas invulgares e confirmaram que a sua radiação tinha origem muito mais cedo do que o esperado — apenas 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang.

As novas observações de alta resolução do ALMA revelaram finalmente que as duas manchas brilhantes não eram objetos individuais, mas sim estruturas compostas por 14 e 10 galáxias individuais de grande massa, respetivamente, cada uma dentro de um raio comparável à distância entre a Via Láctea e as vizinhas Nuvens de Magalhães.

"Estas descobertas feitas pelo ALMA são apenas a ponta do iceberg. Observações adicionais obtidas com o telescópio APEX mostram que o número real de galáxias com formação estelar é provavelmente três vezes maior. Estão atualmente a decorrer observações com o instrumento MUSE montado no VLT do ESO, que estão efetivamente a identificar galáxias adicionais," comenta Carlos de Breuck, astrónomo no ESO.

Atuais modelos teóricos e de computador sugerem que protoenxames tão massivos como estes deveriam levar muito mais tempo a desenvolverem-se. Utilizando os dados ALMA, com muito mais resolução e sensibilidade, como entrada em sofisticadas simulações de computador, os investigadores podem estudar a formação de enxames a ocorrer a menos de 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang.

"Como é que este amontoado de galáxias se tornou tão grande em tão pouco tempo é ainda um mistério, uma vez que claramente não foi sendo construído gradualmente ao longo de milhares de milhões de anos como os astrónomos pensavam. Esta descoberta dá-nos a tremenda oportunidade de estudar como é que galáxias massivas se juntaram para formar enormes enxames de galáxias," diz Tim Miller, candidato a doutoramento na Universidade de Yale e autor principal de um dos artigos científicos que descreve estes resultados.

 


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Esta montagem mostra três imagens do distante grupo de galáxias em interação e em fusão denominado SPT2349-56. A imagem da esquerda é uma visão de campo largo do Telescópio do Polo Sul que revela apenas um ponto brilhante. A imagem do meio é do APEX e revela mais detalhes. A imagem da direita é do ALMA e revela que o objeto é na verdade um grupo de 14 galáxias em fusão no processo de formação de um enxame galáctico.
Crédito: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Miller et al.
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ESO (comunicado de imprensa)
Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
NRAO (comunicado de imprensa)
Artigo científico - Miller et al. (arXiv.org)
Artigo científico - Oteo et al.
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