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Esta impressão artística do ID2299 mostra a galáxia, o produto de uma colisão galáctica, e parte do seu gás sendo ejetado por uma “cauda de maré” como resultado da fusão. Novas observações feitas com o ALMA, do qual o ESO é parceiro, capturaram as fases iniciais desta ejeção, antes de o gás atingir as escalas muito grandes representadas nesta impressão artística. Crédito: ESO/M. Kornmesser
As galáxias começam a “morrer” quando param de formar estrelas, mas até agora os astrónomos nunca tinham vislumbrado claramente o início deste processo numa galáxia distante. Usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), em que o Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro, os astrônomos observaram uma galáxia ejetando quase metade de seu gás de formação estelar. Esta ejeção está a acontecer a um ritmo surpreendente, equivalente a 10 000 sóis de gás por ano – a galáxia está a perder rapidamente o seu combustível para produzir novas estrelas. A equipe acredita que este evento espetacular foi desencadeado por uma colisão com outra galáxia, o que poderia levar os astrônomos a repensar como as galáxias param de dar vida a novas estrelas.
“Esta é a primeira vez que observamos uma típica galáxia massiva em formação de estrelas no Universo distante, prestes a ‘morrer’ devido a uma ejeção massiva de gás frio”, diz Annagrazia Puglisi, investigadora principal do novo estudo, da Universidade de Durham. Reino Unido e Centro de Pesquisa Nuclear Saclay (CEA-Saclay), França. A galáxia, ID2299, está suficientemente distante para que a sua luz demore cerca de 9 mil milhões de anos a chegar até nós; vemos isso quando o Universo tinha apenas 4,5 bilhões de anos.
A ejeção de gás está acontecendo a uma taxa equivalente a 10.000 sóis por ano e está removendo surpreendentes 46% do gás frio total do ID2299. Porque a galáxia também está formando estrelas muito rapidamente, centenas de vezes mais rápido que o nosso via Lácteao gás restante será consumido rapidamente, fechando o ID2299 em apenas algumas dezenas de milhões de anos.
O evento responsável pela espetacular perda de gás, acredita a equipe, é uma colisão entre duas galáxias, que eventualmente se fundiram para formar a ID2299. A pista indescritível que apontou os cientistas para este cenário foi a associação do gás ejetado com uma “cauda de maré”. As caudas de maré são correntes alongadas de estrelas e gás que se estendem para o espaço interestelar, resultantes da fusão de duas galáxias, e geralmente são muito tênues para serem vistas em galáxias distantes. No entanto, a equipa conseguiu observar a característica relativamente brilhante no momento em que se lançava para o espaço e conseguiu identificá-la como uma cauda de maré.
A maioria dos astrónomos acredita que os ventos causados pela formação de estrelas e pela actividade de buracos negros nos centros de galáxias massivas são responsáveis pelo lançamento de material de formação estelar para o espaço, acabando assim com a capacidade das galáxias de produzirem novas estrelas. No entanto, o novo estudo publicado hoje em Astronomia da Natureza sugere que as fusões galácticas também podem ser responsáveis pela ejeção de combustível de formação estelar para o espaço.
“Nosso estudo sugere que as ejeções de gás podem ser produzidas por fusões e que os ventos e as caudas das marés podem parecer muito semelhantes”, diz o coautor do estudo, Emanuele Daddi, do CEA-Saclay. Por causa disso, algumas das equipes que identificaram anteriormente ventos de galáxias distantes poderiam, na verdade, estar observando caudas de maré ejetando gás delas. “Isto pode levar-nos a rever a nossa compreensão de como as galáxias 'morrem'”, acrescenta Daddi.
Puglisi concorda sobre a importância da descoberta da equipa, dizendo: “Fiquei emocionado ao descobrir uma galáxia tão excepcional! Eu estava ansioso para aprender mais sobre esse objeto estranho porque estava convencido de que havia alguma lição importante a ser aprendida sobre como as galáxias distantes evoluem.”
Esta descoberta surpreendente foi feita por acaso, enquanto a equipa inspecionava um levantamento de galáxias feito com o ALMA, concebido para estudar as propriedades do gás frio em mais de 100 galáxias distantes. ID2299 foi observado pelo ALMA durante apenas alguns minutos, mas o poderoso observatório, localizado no norte do Chile, permitiu à equipa recolher dados suficientes para detectar a galáxia e a sua cauda de ejeção.
“O ALMA lançou nova luz sobre os mecanismos que podem impedir a formação de estrelas em galáxias distantes. Testemunhar um evento de perturbação tão massivo acrescenta uma peça importante ao complexo puzzle da evolução das galáxias,” afirma Chiara Circosta, investigadora da University College London, no Reino Unido, que também contribuiu para a investigação.
No futuro, a equipa poderá usar o ALMA para fazer observações de maior resolução e mais profundas desta galáxia, permitindo-lhes compreender melhor a dinâmica do gás ejetado. As observações realizadas com o futuro Extremely Large Telescope do ESO poderão permitir à equipa explorar as ligações entre as estrelas e o gás no ID2299, lançando nova luz sobre a forma como as galáxias evoluem.
Leia Fusões de galáxias podem limitar a formação de estrelas para saber mais sobre esta pesquisa.
Referência: “Uma titânica ejeção de meio interestelar de uma enorme galáxia estelar com redshift 1,4” por Annagrazia Puglisi, Emanuele Daddi, Marcella Brusa, Frederic Bournaud, Jeremy Fensch, Daizhong Liu, Ivan Delvecchio, Antonello Calabrò, Chiara Circosta, Francesco Valentino, Michele Perna , Shuowen Jin, Andrea Enia, Chiara Mancini e Giulia Rodighiero, 11 de janeiro de 2021, Astronomia da Natureza.
DOI 10.1038/s41550-020-01268-x
A equipe é composta por A. Puglisi (Centro de Astronomia Extragaláctica, Universidade de Durham, Reino Unido e CEA, IRFU, DAp, AIM, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, CNRS, França (CEA)), E. Daddi (CEA), M. Brusa (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Itália e INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Itália), F. Bournaud (CEA), J. Fensch (Univ. Lyon, ENS de Lyon, Univ. Lyon 1, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, França), D. Liu (Instituto Max Planck de Astronomia, Alemanha), I. Delvecchio (CEA), A. Calabrò (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Itália) , C. Circosta (Departamento de Física e Astronomia, University College London, Reino Unido), F. Valentino (Cosmic Dawn Centre no Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhague e DTU-Space, Universidade Técnica da Dinamarca, Dinamarca), M. Perna (Centro de Astrobiologia (CAB, CSIC–INTA), Departamento de Astrofísica, Espanha e INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Itália), S. Jin (Instituto de Astrofísica de Canarias e Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, Espanha), A. Enia (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Padova, Itália (Pádua)), C. Mancini (Pádua) e G. Rodighiero (Pádua e INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Itália).