Quando uma galáxia fica sem gás e poeira, o processo de nascimento de estrelas é interrompido. Isso leva bilhões de anos. Mas existe uma galáxia que já estava morta quando o Universo tinha apenas 700 mil milhões de anos. O que aconteceu com isso?
É isso que uma equipa internacional de astrónomos quer saber. “As primeiras centenas de milhões de anos do Universo foram uma fase muito ativa, com muitas nuvens de gás colapsando para formar novas estrelas”, disse Tobias Looser do Instituto Kavli de Cosmologia da Universidade de Cambridge. “As galáxias precisam de um rico suprimento de gás para formar novas estrelas, e o universo primitivo era como um bufê à vontade.”
Assim, quando a galáxia JADES-GS-z7-01-QU apareceu numa observação do JWST, não exibia muitas evidências de formação estelar em curso. (JADES significa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey.) Está no que os astrônomos chamam de estado “extinguido” e parece que a formação de estrelas começou e parou rapidamente. Descobrir por que isso aconteceu com a jovem galáxia é um passo importante na cosmologia. Por que parou de criar estrelas? E os fatores que afetam a formação de estrelas eram os mesmos de hoje?
(Crédito: ESO/M Hayes)
Quando uma galáxia para de formar estrelas
A extinção da formação estelar é algo que os astrônomos não esperam que aconteça rapidamente. “Só mais tarde no universo é que começamos a ver as galáxias pararem de formar estrelas, seja devido a um buraco negro ou qualquer outra coisa”, disse o Dr. Francesco D’Eugenio, também do Instituto Kavli de Cosmologia e co-autor do Looser. em um artigo recente sobre JADES-GS-z7-01-QU.
O nascimento de estrelas geralmente começa quando nuvens de gás se aglutinam. Regiões ricas em gás, incluindo galáxias, são locais privilegiados para berçários de nascimento de estrelas. Os dados do JWST sobre JADES-GS-z7-01-QU mostram que esta galáxia bebê experimentou um período muito intenso de formação estelar logo após ter começado a se formar (após a Época de Reionização). Durante cerca de 30 a 90 milhões de anos, esteve em chamas com a formação de estrelas. Então, de repente, parou.
Isso não é surpreendente – embora os astrónomos não saibam ao certo porque é que parou. Claramente, ficou sem gasolina. Talvez um buraco negro supermassivo em seu coração tenha engolido grande parte da “matéria estelar” disponível. Os ventos e jatos em movimento rápido do buraco negro também poderiam ter empurrado uma grande quantidade de material de origem estelar completamente para fora da galáxia. Também é possível que o ritmo muito rápido de formação de estrelas que JADES-GS-z7-01-QU experimentou simplesmente tenha esgotado a oferta. Isso não é impossível, de acordo com Looser. “Tudo parece acontecer de forma mais rápida e dramática no universo primitivo, e isso pode incluir galáxias passando de uma fase de formação estelar para uma fase dormente ou extinta”, disse ele.
Descobrindo a resposta
Não está claro nos dados atuais do JWST o que aconteceu com esta pequena galáxia no início dos tempos. Os astrônomos ainda estão investigando os dados. “Não temos certeza se algum desses cenários pode explicar o que vimos agora com Webb”, disse o co-autor do artigo, Professor Roberto Maiolino. “Até agora, para compreender o Universo primordial, utilizámos modelos baseados no Universo moderno. Mas agora que podemos ver muito mais atrás no tempo e observar que a formação estelar foi extinta tão rapidamente nesta galáxia, os modelos baseados no universo moderno podem precisar de ser revistos.”
Isso significa mais observações usando JWST. “Estamos à procura de outras galáxias como esta no Universo primordial, o que nos ajudará a colocar algumas restrições sobre como e porquê as galáxias param de formar novas estrelas,” disse D’Eugenio. “Pode acontecer que as galáxias no início do Universo ‘morram’ e depois voltem à vida – precisaremos de mais observações para nos ajudar a descobrir isso.”
Há uma outra possibilidade que os astrônomos queiram investigar. JADES-GS-z7-01-QU parecia morto na época de sua vida quando o JWST o observou. Mas é possível que a extinção do nascimento estelar tenha sido apenas temporária. Talvez tenha sido causado por fluxos periódicos de material estelar para o espaço interestelar (impulsionados pelo buraco negro no núcleo). Também foi observado que outras galáxias estão fazendo uma pausa no nascimento de estrelas, mas são muito mais massivas do que esta.
Talvez JADES-GS-z7-01-QU tenha iniciado a fábrica de formação de estrelas mais tarde em sua história. Nesse caso, poderia muito bem ter crescido muito mais massivamente em épocas posteriores da história cósmica. E isto fornece uma ideia intrigante: talvez outras galáxias “extintas” também tenham feito uma pausa e depois tenham recebido uma infusão massiva de gás – talvez através de colisões com outras galáxias – para criar gerações posteriores de estrelas. As futuras observações do JWST deverão revelar mais destas galáxias e isso deverá permitir aos astrónomos estudar as suas fases extintas com mais detalhe.
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