ALMA abre uma nova janela para o universo distante, revela movimento 'Whirlpool'

Os astrônomos olharam para uma época logo após o Big Bang e descobriram gás em turbilhão em algumas das primeiras galáxias formadas no Universo. Estes “recém-nascidos” – observados tal como apareceram há quase 13 mil milhões de anos – giravam como um redemoinho, semelhante ao nosso via Láctea. Esta é a primeira vez que foi possível detectar movimento em galáxias num ponto tão precoce da história do Universo.

Uma equipe internacional liderada pelo Dr. Renske Smit do Instituto Kavli de Cosmologia da Universidade de Cambridge usou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile para abrir uma nova janela para o Universo distante e, pela primeira vez, conseguiram identificar galáxias normais de formação estelar numa fase muito inicial da história cósmica com este telescópio. Os resultados são publicados na revista Nature e serão apresentados na 231ª reunião da American Astronomical Society.

A luz de objetos distantes leva tempo para chegar à Terra, portanto, observar objetos que estão a bilhões de anos-luz de distância nos permite olhar para trás no tempo e observar diretamente a formação das primeiras galáxias. Naquela altura, no entanto, o Universo estava preenchido com uma “névoa” obscura de gás hidrogénio neutro, o que torna difícil observar a formação das primeiras galáxias com telescópios ópticos.

Smit e os seus colegas usaram o ALMA para observar duas pequenas galáxias recém-nascidas, tal como existiam apenas 800 milhões de anos após a Big Bang. Ao analisar a “impressão digital” espectral da luz infravermelha recolhida pelo ALMA, conseguiram estabelecer a distância até às galáxias e, pela primeira vez, observar o movimento interno do gás que alimentou o seu crescimento.

“Até ao ALMA, nunca tínhamos sido capazes de ver a formação de galáxias com tanto detalhe e nunca tínhamos sido capazes de medir o movimento do gás nas galáxias tão cedo na história do Universo,” disse o co-autor Dr. Carniani, do Laboratório Cavendish de Cambridge e do Instituto Kavli de Cosmologia.

Simulação de vídeo de disco giratório. Crédito: R. Crain (LJMU) e J. Geach (U.Herts)

Os investigadores descobriram que o gás nestas galáxias recém-nascidas rodopiava e rodava num movimento de redemoinho, semelhante ao da nossa própria galáxia e de outras galáxias mais maduras muito mais tarde na história do Universo. Apesar do seu tamanho relativamente pequeno – cerca de cinco vezes menor que a Via Láctea – estas galáxias formavam estrelas a uma taxa mais elevada do que outras galáxias jovens, mas os investigadores ficaram surpresos ao descobrir que as galáxias não eram tão caóticas como esperado.

“No Universo primitivo, a gravidade fazia com que o gás fluísse rapidamente para as galáxias, agitando-as e formando muitas novas estrelas – violentas explosões de supernovas destas estrelas também tornaram o gás turbulento,” disse Smit, que é Rubicon Fellow em Cambridge, patrocinado pela Organização Holandesa para Pesquisa Científica. “Esperávamos que as galáxias jovens fossem dinamicamente 'confusas', devido à destruição causada pela explosão de estrelas jovens, mas estas minigaláxias mostram a capacidade de manter a ordem e parecem bem reguladas. Apesar do seu pequeno tamanho, já estão a crescer rapidamente para se tornarem numa das galáxias ‘adultas’ como as que vivemos hoje.”

Os dados deste projeto sobre pequenas galáxias abrem caminho para estudos maiores de galáxias durante os primeiros mil milhões de anos do tempo cósmico. A pesquisa foi financiada em parte pelo Conselho Europeu de Pesquisa e pelo Conselho de Instalações Científicas e Tecnológicas do Reino Unido (STFC).

Referência: “Rotação em gás emissor de (C II) em duas galáxias com desvio para o vermelho de 6,8” por Renske Smit, Rychard J. Bouwens, Stefano Carniani, Pascal A. Oesch, Ivo Labbé, Garth D. Illingworth, Paul van der Werf , Larry D. Bradley, Valentino Gonzalez, Jacqueline A. Hodge, Benne W. Holwerda, Roberto Maiolino e Wei Zheng, 11 de janeiro de 2018, Natureza.
DOI: 10.1038/nature24631