Analisando os dados obtidos com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os pesquisadores encontraram uma galáxia com uma morfologia espiral de apenas 1,4 bilhão de anos após o Big Bang. 

O ALMA detectou emissões de íons de carbono na galáxia. Os braços espirais são visíveis em ambos os lados da área compacta e brilhante no centro da galáxia. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), T. Tsukui & S. Iguchi

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Esta é a galáxia mais antiga de seu tipo já observada. A descoberta de uma galáxia com uma estrutura espiral em um estágio inicial é uma pista importante para resolver as questões clássicas da astronomia: "Como e quando as galáxias espirais se formaram?"

"Eu estava animado porque nunca tinha visto evidências tão claras de um disco em rotação, estrutura em espiral e estrutura de massa centralizada em uma galáxia distante em qualquer literatura anterior", disse Takafumi Tsukui, um estudante graduado da SOKENDAI e principal autor da pesquisa do artigo publicado na revista Science. "A qualidade dos dados do ALMA era tão boa que consegui ver tantos detalhes que pensei que fosse uma galáxia próxima."

A Via Láctea, onde vivemos, é uma galáxia espiral. Galáxias espirais são objetos fundamentais no Universo, respondendo por até 70% do número total de galáxias. No entanto, outros estudos mostraram que a proporção de galáxias espirais diminui rapidamente quando olhamos para trás na história do Universo. Então, quando as galáxias espirais foram formadas?

Tsukui e seu supervisor Satoru Iguchi, professor da SOKENDAI e do Observatório Astronômico Nacional do Japão, notaram uma galáxia chamada BRI 1335-0417 no Arquivo Científico ALMA. A galáxia existiu 12,4 bilhões de anos atrás e continha uma grande quantidade de poeira, que obscurece a luz das estrelas. Isso torna difícil estudar esta galáxia em detalhes com a luz visível. Por outro lado, o ALMA pode detectar emissões de rádio de íons de carbono na galáxia, o que nos permite investigar o que está acontecendo na galáxia.

Os pesquisadores encontraram uma estrutura espiral que se estende por 15.000 anos-luz do centro da galáxia. Este é um terço do tamanho da Via Láctea. A massa total estimada das estrelas e da matéria interestelar em BRI 1335-0417 é aproximadamente igual à da Via Láctea.

"Como BRI 1335-0417 é um objeto muito distante, podemos não ser capazes de ver a verdadeira borda da galáxia nesta observação", comenta Tsukui. "Para uma galáxia que existia no início do Universo, BRI 1335-0417 era um gigante."

Então a questão é: como essa estrutura espiral distinta foi formada em apenas 1,4 bilhão de anos após o Big Bang? Os pesquisadores consideraram várias causas possíveis e sugeriram que poderia ser devido a uma interação com uma pequena galáxia. BRI 1335-0417 que está ativamente formando estrelas e os pesquisadores descobriram que o gás na parte externa da galáxia é gravitacionalmente instável, o que conduz à formação de estrelas. Esta situação pode ocorrer quando uma grande quantidade de gás é fornecida de fora, possivelmente devido a colisões com galáxias menores.

O destino da BRI 1335-0417 também está envolta em mistério. Acredita-se que galáxias que contêm grandes quantidades de poeira ativa produzem estrelas no Universo antigo sejam os ancestrais das galáxias elípticas gigantes no Universo atual. Nesse caso, BRI 1335-0417 muda sua forma de uma galáxia de disco para uma elíptica no futuro. Ou, ao contrário da visão convencional, a galáxia pode permanecer uma galáxia espiral por muito tempo. BRI 1335-0417 desempenhará um papel importante no estudo da evolução da forma da galáxia ao longo da longa história do Universo.

“Nosso Sistema Solar está localizado em um dos braços espirais da Via Láctea”, explica Iguchi. "Traçar as raízes da estrutura espiral nos fornecerá pistas sobre o ambiente em que o Sistema Solar nasceu. Espero que esta pesquisa avance ainda mais em nossa compreensão da história da formação das galáxias."

Os resultados da pesquisa são apresentados em T. Tsukui & S. Iguchi "Morfologia espiral em uma galáxia de disco intensamente formadora de estrelas há mais de 12 bilhões de anos", publicado online pela revista Science na quinta-feira, 20 de maio de 2021.

Mais informações: T. Tsukui el al., "Spiral morphology in an intensely star-forming disk galaxy more than 12 billion years ago," Science (2021). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abe9680

Fonte: Phys