Telescópio James Webb revela ventos galácticos mortais que explicam a extinção de estrelas no início do universo
Uma pesquisa recém-publicada indica que ventos potentes impulsionados por estrelas são capazes de aniquilar galáxias, impedindo a criação de novas estrelas em um período inicial da história cósmica. Este achado, baseado em dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST), oferece uma nova compreensão sobre a evolução galáctica.
O processo de colisão entre galáxias, que leva à fusão em uma única estrutura massiva, pode também provocar a “morte” desses aglomerados celestes ao liberar jatos de gás que inibem a formação de estrelas. Essa complexa interação cósmica redefine o entendimento de como as galáxias evoluem.
Essa dinâmica pode esclarecer um mistério do universo primordial, onde diversas observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST) detectaram galáxias que cresceram de forma surpreendente em apenas um bilhão de anos após o Big Bang. Igualmente inesperado, muitas dessas galáxias já haviam cessado sua produção estelar e se tornaram inativas cerca de um bilhão de anos depois.
Embora os ventos galácticos fossem considerados responsáveis por “matar” galáxias no passado, os astrônomos careciam de provas diretas de que esse processo poderia realmente suprimir a formação de estrelas em um estágio tão remoto do cosmos. Agora, um novo estudo divulgado no dia 10 de junho na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, por uma equipe internacional, descreve como as correntes de gás geradas por estrelas podem extinguir galáxias, criando as estruturas inativas observadas pelo JWST.
Detecção de vazamento de gás no universo primordial
Os cientistas utilizaram o JWST em conjunto com o radiotelescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), localizado no Deserto do Atacama, no Chile, para investigar o sistema de galáxias conhecido como CRISTAL-02, tal como ele existia um bilhão de anos após o Big Bang. A análise minuciosa revelou detalhes cruciais sobre sua atividade.
Com uma massa estelar que supera em 10 bilhões de vezes a do Sol, o CRISTAL-02 representa um estágio avançado de uma fusão entre múltiplas galáxias. Além disso, o sistema apresenta uma gigantesca pluma de gás, que se estende por uma distância quase igual à do próprio sistema galáctico, e que está escapando para o espaço a centenas de quilômetros por segundo.
Este fluxo colossal, que compreende 1,5 bilhão de massas solares, parece ser impulsionado por uma intensa explosão de formação estelar e pela morte de estrelas, conforme explicam os autores do estudo. Ambos os fenômenos ocorrem durante as colisões galácticas, comprimindo grandes nuvens de gás e desencadeando o nascimento de novas estrelas, incluindo astros massivos que colapsam em violentas explosões de supernova em poucos milhões de anos. Os ventos radioativos intensos liberados por essas estrelas jovens e suas irmãs mais velhas em extinção podem, então, suprimir a formação estelar, energizando e dispersando bolsões de gás molecular frio antes que ele possa colapsar gravitacionalmente para dar origem a novas estrelas.
“A galáxia possui um vento poderoso que está ejetando material duas vezes mais rápido do que a própria galáxia forma estrelas”, afirmou Rebecca Davies, astrofísica da Swinburne University of Technology, na Austrália, em comunicado. Essa observação destaca a intensidade e a eficácia desses ventos.
O sistema galáctico CRISTAL-02 pode estar criando cerca de 260 novas estrelas com massa solar a cada ano, uma taxa três vezes superior à de galáxias de massa e idade similares. No entanto, os pesquisadores também constataram que ele está perdendo mais de 500 massas solares anualmente, um ritmo 20 vezes mais acelerado que o observado em galáxias massivas típicas.
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“Não sabemos muito sobre como as primeiras galáxias pararam de formar estrelas. Este trabalho mostra diretamente esse processo em ação”, explicou Andreas Faisst, astrônomo observacional do Caltech, por e-mail, à Live Science. Ele acrescentou: “Se o fluxo continuar, a galáxia ficará sem gás para formar estrelas em menos de 100 milhões de anos um piscar de olhos em termos astrofísicos”.
Provas de um fenômeno cósmico comum
Esta investigação oferece um modelo para a senescência galáctica, um processo de deterioração gradual. “Quase metade das galáxias massivas primordiais está interagindo com outras galáxias próximas, o que sugere que este não é um fenômeno isolado, mas sim um evento cósmico amplamente distribuído”, complementou Davies.
No entanto, simulações anteriores indicaram que os fluxos de buracos negros ativos, e não os de estrelas, poderiam ser os principais responsáveis pela criação de galáxias quiescentes. Os fluxos impulsionados por explosões estelares cessam quando a formação de estrelas para, enquanto os fluxos gerados por buracos negros podem persistir por centenas de milhões de anos depois.
Por essa razão, os pesquisadores não podem descartar a possibilidade de que o fluxo observado em CRISTAL-02 tenha sido gerado por um buraco negro poderoso, porém inativo no momento da observação. A complexidade dos fenômenos exige contínua investigação.
Adicionalmente, os cientistas compararam o fluxo de CRISTAL-02 com uma amostra de 99 outros fluxos semelhantes, abrangendo 12 bilhões de anos, para verificar se esse processo de retroalimentação evolui ao longo do tempo. Eles concluíram que a eficiência do fluxo permaneceu praticamente constante ao longo da história cósmica, mesmo com as mudanças nas propriedades internas das galáxias e a expansão e envelhecimento do universo. Além disso, a delimitação dos mecanismos de retroalimentação no universo primordial, que ditam a evolução galáctica, pode auxiliar os astrônomos a aprimorar as simulações cosmológicas que buscam explicar a aparência e o comportamento do cosmos atual.
“Se muitas galáxias primordiais colidem e experimentam um rápido crescimento, pode não ser surpreendente que vejamos tantas galáxias ‘mortas’ no universo inicial”, explicou Davies. “O CRISTAL-02 oferece uma solução natural para o mistério de por que essas galáxias massivas vivem rápido e morrem jovens.”
Tais processos ainda estão em curso atualmente, regulando setores densos em estrelas em nossa própria galáxia. Eles também podem determinar seu futuro distante, pois a Via Láctea poderá colidir com Andrômeda, sua vizinha mais próxima, em cerca de 4,5 bilhões de anos. Essa fusão “provavelmente desencadará uma explosão estelar associada a ventos estelares intensos talvez semelhante ao que observamos em CRISTAL-02”, previu Faisst por e-mail, destacando como estudos como este nos ajudam a antecipar o destino do nosso próprio lar cósmico.
