CIENTISTAS DO ALMA DETETAM SINAIS DE ÁGUA NUMA GALÁXIA MUITO, MUITO DISTANTE 5 de novembro de 2021
Esta impressão de artista mostra o contínuo de poeira e as linhas moleculares de monóxido de carbono e água vistas no par de galáxias conhecido como SPT0311-58. Os dados do ALMA revelam CO e H2O abundantes na maior das duas galáxias, indicando que o Universo molecular já era "forte" logo depois dos elementos terem sido inicialmente forjados.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)
De acordo com novas observações do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), foi detetada água na galáxia mais massiva do Universo primitivo. Os cientistas que estudavam SPT0311-58 descobriram H2O, juntamente com monóxido de carbono na galáxia, que está localizada a cerca de 12,88 mil milhões de anos-luz da Terra. A deteção destas duas moléculas em abundância sugere que o Universo molecular já era "forte" pouco depois dos elementos terem sido forjados nas estrelas primitivas. A nova investigação compreende o estudo mais detalhado, até ao momento, do conteúdo de gás molecular de uma galáxia no início do Universo e a deteção mais distante de H2O numa galáxia normal com formação estelar. A investigação foi publicada na revista The Astrophysical Journal.
SPT0311-58, situada na Época da Reionização, é na verdade composta por duas galáxias e foi vista pela primeira vez pelo ALMA em 2017. Esta época situa-se numa altura em que o Universo tinha apenas 780 milhões de anos - cerca de 5% da sua idade atual - e em que as primeiras estrelas e galáxias estavam a nascer. Os cientistas pensam que as duas galáxias podem estar a fundir-se e que a sua intensa formação estelar não só consome gás, o combustível da formação estelar, mas que também poderá eventualmente evoluir o par para galáxias elípticas massivas como aquelas vistas no Universo Local.
"Usando observações ALMA de alta resolução do gás molecular no par de galáxias conhecidas coletivamente como SPT0311-58, detetámos moléculas de água e de monóxido de carbono na maior das duas galáxias. O oxigénio e o carbono, em particular, são elementos de primeira geração e, nas formas moleculares do monóxido de carbono e da água, são essenciais para a vida como a conhecemos," disse Sreevani Jarugula, astrónoma da Universidade de Illinois e investigadora principal da nova investigação. "Esta galáxia é a galáxia mais massiva atualmente conhecida com um alto desvio para o vermelho, ou numa época em que o Universo era ainda muito jovem. Tem mais gás e poeira em comparação com outras galáxias no Universo primitivo, o que nos dá muitas potenciais oportunidades para observar moléculas abundantes e para melhor entender como estes elementos criadores da vida impactaram o desenvolvimento do Universo inicial."
A água, em particular, é a terceira molécula mais abundante no Universo depois do hidrogénio molecular e do monóxido de carbono. Estudos anteriores de galáxias no Universo local e no Universo primitivo correlacionaram a emissão de água e a emissão infravermelha da poeira. "A poeira absorve a radiação ultravioleta das estrelas na galáxia e reemite-a na forma de fotões infravermelhos," disse Jarugula. "Isto excita ainda mais as moléculas de água, dando origem à emissão de água que os cientistas conseguem observar. Neste caso, ajudou-nos a detetar a emissão de água nesta enorme galáxia. Esta correlação podia ser usada para desenvolver a água como um rastreador da formação estelar, que podia então ser aplicado às galáxias numa escala cosmológica."
O estudo das primeiras galáxias formadas no Universo ajuda os cientistas a entender melhor o nascimento, crescimento e evolução do Universo e de tudo nele, incluindo o Sistema Solar e a Terra. "As primeiras galáxias estão a formar estrelas a um ritmo milhares de vezes maior do que o da Via Láctea", disse Jarugula. "O estudo do conteúdo de gás e poeira destas primeiras galáxias informa-nos sobre as suas propriedades, como quantas estrelas estão a ser formadas, o ritmo a que o gás é convertido em estrelas, como as galáxias interagem umas com as outras e com o meio interestelar, e muito mais."
De acordo como Jarugula, ainda há muito para aprender sobre SPT0311-58 e sobre as galáxias do Universo primitivo. "Este estudo não só fornece respostas sobre onde e a que distância a água pode existir no Universo, mas também deu origem a uma grande questão: como é que tanto gás e poeira se juntaram para formar estrelas e galáxias tão cedo no Universo? A resposta requer um estudo mais aprofundado destas e de outras galáxias formadoras de estrelas semelhantes a fim de obter uma melhor compreensão da formação e evolução estrutural do Universo primitivo."
"Este resultado empolgante, que mostra o poder do ALMA, contribui para uma coleção crescente de observações do início do Universo," disse Joe Pesce, astrofísico e Diretor do Programa ALMA da NSF (National Science Foundation). "Estas moléculas, importantes para a vida na Terra, estão a formar-se assim que podem, e a sua observação está a dar-nos uma visão sobre os processos fundamentais de um universo muito diferente do de hoje."
Estas imagens científicas mostram as linhas moleculares e o contínuo de poeira visto nas observações do ALMA do par de galáxias massivas primitivas conhecidas como SPT0311-58. À esquerda: uma composição combinando o contínuo de poeira com linhas moleculares para H2O e CO. À direita: O contínuo de poeira visto em vermelho (topo), linha molecular para H2O mostrada a azul (2.ª a partir do topo), transições de linha molecular para monóxido de carbono , CO (6-5) mostrado a roxo (meio), CO (7-6) mostrado a magenta (segundo a partir da parte inferior) e CO (10-9) mostrado a rosa e a azul profundo (parte inferior).
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)
Esta animação move-se através do contínuo de poeira e das linhas moleculares da água e do monóxido de carbono em observações ALMA do par de galáxias massivas primitivas conhecidas como SPT0311-58. Este "gif" começa com uma composição combinando o contínuo de poeira com linhas moleculares para H2O e CO. É seguido pelo contínuo de poeira visto a vermelho, linhas moleculares para H2O vistas a azul, linhas moleculares para monóxido de carbono, CO (10-9) visto a rosa e a azul profundo, CO (7-6) visto a magenta e CO (6-5) visto a roxo.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)
