ALMA Observou um Monstro Imparável no Universo Primitivo.
Os astrônomos obtiveram o gráfico de anatomia detalhado de uma galáxia monstruosa localizada a 12,4 bilhões de anos-luz de distância.
Usando o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), a equipe revelou que as nuvens moleculares na galáxia são altamente instáveis, o que leva à formação descontrolada de estrelas. Acredita-se que as galáxias de monstros sejam os ancestrais das enormes galáxias elípticas do Universo de hoje; portanto, essas descobertas abrem o caminho para entender a formação e evolução de tais galáxias.
Concepção artísitca da supergaláxia COSMOS-AzTEC-1 — Foto: Observatório Nacional Astronômico do Japão
"Uma das melhores partes das observações do ALMA é ver as galáxias distantes com uma resolução sem precedentes", diz Ken-ichi Tadaki, pesquisador de pós-doutorado da Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência e do Observatório Astronômico Nacional do Japão, principal autor do artigo de pesquisa publicado na revista Nature.
Galáxias monstruosas, ou galáxias estelares, formam estrelas em um ritmo surpreendente; 1000 vezes maior que a taxa de formação de estrelas na nossa galáxia. Mas, por que eles são tão ativas?
Para resolver esse problema, os pesquisadores precisam conhecer o ambiente em torno dos berçários estelares. Desenhar mapas detalhados de nuvens moleculares é um passo crucial para explorar esses monstros cósmicos.
Tadaki e a equipe visaram uma galáxia quimérica COSMOS-AzTEC-1. Esta galáxia foi descoberta pela primeira vez com o Telescópio James Clerk Maxwell no Havaí, e mais tarde o Grande Telescópio Milimétrico (LMT) no México encontrou uma enorme quantidade de gás monóxido de carbono na galáxia e revelou sua explosão estelar oculta. As observações LMT também mediram a distância até a galáxia e descobriram que ela é de 12,4 bilhões de anos-luz.
Pesquisadores descobriram que o COSMOS-AzTEC-1 é rico em ingredientes de estrelas, mas ainda é difícil descobrir a natureza do gás cósmico na galáxia. A equipe utilizou a alta resolução e alta sensibilidade do ALMA para observar esta galáxia monstruosa e obter um mapa detalhado da distribuição e do movimento do gás. Graças à configuração mais alargada da antena ALMA de 16 km, este é o mapa de gás molecular de maior resolução de uma galáxia monstruosa distante.
“Descobrimos que existem duas grandes nuvens distintas a milhares de anos-luz de distância do centro”, explica Tadaki. “Na maioria das galáxias estelares distantes, as estrelas são ativamente formadas no centro. É surpreendente encontrar nuvens descentradas. ”
ALMA revelou a distribuição de gás molecular (esquerda) e partículas de poeira (direita). Além da nuvem densa no centro, a equipe de pesquisa encontrou duas nuvens densas a milhares de anos-luz de distância do centro. Essas densas nuvens são dinamicamente instáveis e consideradas os locais de intensa formação estelar. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Tadaki et al..
Os astrônomos investigaram a natureza do gás no COSMOS-AzTEC-1 e descobriram que as nuvens ao longo da galáxia são muito instáveis, o que é incomum. Em uma situação típica, a gravidade interna e a pressão externa são equilibradas nas nuvens. Quando a gravidade supera a pressão, a nuvem de gás entra em colapso e forma estrelas em um ritmo rápido. Então, estrelas e explosões de supernova no final do ciclo de vida estelar eliminam gases, o que aumenta a pressão para fora. Como resultado, a gravidade e a pressão alcançam um estado equilibrado e a formação de estrelas continua a um ritmo moderado. Desta forma, a formação de estrelas nas galáxias é auto-reguladora. No entanto, no COSMOS-AzTEC-1, a pressão é muito mais fraca do que a gravidade e é difícil de equilibrar. Portanto, esta galáxia mostra a formação de estrelas em fuga e se transformou em uma galáxia monstro imparável.
A equipe estimou que o gás no COSMOS-AzTEC-1 será completamente consumido em 100 milhões de anos, o que é dez vezes mais rápido do que em outras galáxias em formação de estrelas.
No entanto, por que o gás no COSMOS-AzTEC-1 é tão instável? Os pesquisadores ainda não têm uma resposta definitiva, mas a fusão de galáxias é uma possível causa. A colisão de galáxias pode ter transportado o gás de maneira eficiente para uma pequena área e inflamado a formação de estrelas intensas.
“Neste momento, não temos evidências de fusão nesta galáxia. Observando outras galáxias similares com o ALMA, queremos desvendar a relação entre fusões de galáxias e galáxias monstruosas ”, resume Tadaki.