Galáxias podem crescer suavemente absorvendo gases

ESO - 14/10/2010

Esta composição artística ilustra uma galáxia jovem, cerca de dois bilhões de anos depois do Big Bang, sugando as nuvens de hélio e hidrogênio e usando-os para formar novas estrelas.
[Imagem: ESO/L. Calçada]

Formação das galáxias

Astrônomos conseguiram, pela primeira vez, provas diretas de que as galáxias jovens podem crescer incorporando gases frios que se encontram ao seu redor.

Novas observações do Telescópio VLT, do Observatório Europeu do Sul (ESO), mostram que as galáxias utilizam os gases como combustível na formação de estrelas novas.

Nos primeiros bilhões de anos depois do Big Bang, a massa das galáxias típicas aumentou dramaticamente. Compreender como e por que isto aconteceu é um dos maiores problemas da astrofísica moderna.

As primeiras galáxias formaram-se quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos de idade e eram muito menores do que os sistemas gigantescos - incluindo a Via Láctea - que observamos atualmente. Ou seja, o tamanho médio das galáxias veio aumentando à medida que o Universo se desenvolvia.

Como as galáxias crescem

As galáxias colidem com alguma regularidade e desse processo resulta a fusão que origina sistemas maiores. Este é, portanto, um mecanismo importante no crescimento das galáxias.

No entanto, cientistas estão propondo um novo modo de crescimento das galáxias, bem mais suave.

Uma equipe de astrônomos europeus utilizou o VLT (Very Large Telescope) do ESO para testar uma ideia inovadora - a de que galáxias jovens cresceram ao incorporarem correntes frias de gás de hidrogênio e hélio que enchiam o Universo primordial, formando novas estrelas a partir desse material primitivo.

Tal como uma empresa comercial pode expandir-se juntando-se a outras companhias ou contratando mais pessoal, também as galáxias jovens poderiam crescer de dois modos diferentes - ou fundindo-se com outras galáxias ou incorporando matéria.

O líder da equipe, Giovanni Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri) comenta: "Os novos resultados obtidos com o VLT são a primeira evidência direta de que a adição de gás primordial aconteceu realmente e foi suficiente para dar início a uma formação estelar vigorosa que, por sua vez, originou o crescimento de galáxias de grande massa no Universo jovem."

A descoberta irá ter certamente um grande impacto na nossa compreensão da evolução do Universo desde o Big Bang até o presente. As teorias de formação e evolução galáctica poderão ter que ser revistas - veja também Novo fenômeno astronômico lança luz sobre o nascimento das estrelas.

Galáxias comedoras de gás

O grupo começou selecionando três galáxias muito distantes, no intuito de tentar encontrar evidências do fluxo de gás primordial vindo do espaço circundante e da formação de estrelas novas a ele associadas. Eles tiveram o cuidado de escolher galáxias que não tivessem sido perturbadas por interações com outras galáxias.

As galáxias escolhidas são discos em rotação muito regular, semelhantes à Via Láctea, e foram observadas a cerca de dois bilhões de anos depois do Big Bang (o que corresponde a um desvio para o vermelho da ordem de três).

Nas galáxias do Universo atual, os elementos pesados são mais abundantes perto do centro. Mas quando a equipe mapeou as galáxias distantes selecionadas, usando o espectrógrafo SINFONI montado no VLT, eles verificaram que, nos três casos, existia uma zona na galáxia, próxima do centro, com menos elementos pesados, mas que abrigava formação estelar intensa.

Isso sugere que o material que origina esta formação estelar vem do gás primordial circundante, que é pobre em elementos pesados. Esta foi a melhor prova até agora da existência de galáxias jovens incorporando gás primordial e utilizando-o para formar novas gerações de estrelas.

Espectro dos elementos

O gás presente no Universo primordial era quase todo hidrogênio e hélio. As primeiras gerações de estrelas processaram esse material primitivo, criando elementos mais pesados tais como o oxigênio, o nitrogênio e o carbono, através de fusão nuclear.

Quando este novo material foi, por sua vez, lançado de novo para o espaço por meio de ventos intensos de partículas vindos de estrelas jovens de grande massa e explosões de supernovas, a quantidade de elementos pesados na galáxia aumentou gradualmente.

Os astrônomos referem-se aos elementos diferentes do hidrogênio e hélio como "elementos pesados", ou simplesmente "metais".

Ao separar cuidadosamente a tênue radiação que vem de uma galáxia nos seus diversos componentes em função da cor, utilizando telescópios potentes e espectrógrafos, os astrônomos conseguem identificar as impressões digitais dos diferentes elementos químicos em galáxias distantes e medir a quantidade de elementos pesados aí presentes.

Com o instrumento SINFONI, montado no VLT, os astrônomos podem obter um espectro individual para cada região de um objeto celeste, o que permite fazer um mapa que mostra a quantidade de elementos pesados presentes em diferentes zonas de uma galáxia, ao mesmo tempo que se pode determinar onde é que a formação estelar está se processando mais intensamente.

O SINFONI fornece informação não apenas em duas dimensões espaciais, mas também numa terceira dimensão espectral, a qual permite observar os movimentos internos das galáxias e estudar a composição química do gás interestelar.

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