ALMA vê a mais nova e distante galáxia parecida com a Via Láctea

Galáxia que se assemelha surpreendentemente à nossa surge distorcida nas imagens, como um anel de luz no céu

Imagem da galáxia SPT0418-47 obtida com lentes gravitacionais. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rizzo et al.

Astrônomos que usam o rádio-observatório Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é parceiro, revelaram uma galáxia muito distante e, portanto, bem jovem que se parece surpreendentemente com a Via Láctea. A galáxia está tão distante que sua luz levou mais de 12 bilhões de anos para chegar até nós: nós a vemos como era quando o universo tinha apenas 1,4 bilhão de anos. Ela também é surpreendentemente não caótica, contradizendo teorias e que todas as galáxias no início do universo eram turbulentas e instáveis.

Essa descoberta inesperada desafia nossa compreensão de como as galáxias se formam, dando novos insights sobre o passado do universo. Ela foi publicada na revista “Nature”.

“Este resultado representa um avanço no campo da formação de galáxias, mostrando que as estruturas que observamos em galáxias espirais próximas e em nossa Via Láctea já existiam 12 bilhões de anos atrás”, diz Francesca Rizzo, estudante de doutorado do Instituto Max Planck para Astrofísica, na Alemanha, que liderou a pesquisa. A galáxia que os astrônomos estudaram, chamada SPT0418-47, não parece ter braços espirais. Mas ela tem pelo menos duas características típicas da Via Láctea: um disco giratório e uma protuberância, o grande grupo de estrelas compactado ao redor do centro da galáxia.

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Contrariando expectativas

Esta é a primeira vez que uma protuberância foi vista tão cedo na história do universo. Isso torna a SPT0418-47 a galáxia mais distante parecida com a Via Láctea.

“A grande surpresa foi descobrir que essa galáxia é na verdade bastante semelhante às galáxias próximas, ao contrário de todas as expectativas dos modelos e observações anteriores, menos detalhadas, ” diz o coautor Filippo Fraternali, do Instituto Astronômico Kapteyn, da Universidade de Groningen (Holanda). No início do universo, as galáxias jovens ainda estavam em processo de formação, então os pesquisadores esperavam que fossem caóticas e sem as estruturas distintas típicas de galáxias mais maduras, como a Via Láctea.

A galáxia em visão reconstruída. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rizzo et al.

O estudo de galáxias distantes como a SPT0418-47 é fundamental para nossa compreensão de como as galáxias se formaram e evoluíram. Essa galáxia está tão distante que a vemos quando o universo tinha apenas 10% de sua idade atual, porque sua luz levou 12 bilhões de anos para chegar à Terra. Ao estudá-la, estamos voltando a uma época em que essas galáxias-bebês estavam apenas começando a se desenvolver.

Como essas galáxias estão muito distantes, observações detalhadas, mesmo com os telescópios mais poderosos, são quase impossíveis, pois as galáxias parecem pequenas e fracas. A equipe superou esse obstáculo usando uma galáxia próxima como uma poderosa lente de aumento, um efeito conhecido como lente gravitacional. O recurso permitiu que o ALMA veja o passado distante com detalhes sem precedentes. Nesse efeito, a atração gravitacional da galáxia próxima distorce e desvia a luz da galáxia distante, fazendo com que esta última pareça deformada e ampliada.

Disco organizado

A galáxia distante com lentes gravitacionais aparece como um anel de luz quase perfeito ao redor da galáxia próxima, graças ao seu alinhamento quase exato. A equipe de pesquisa reconstruiu a verdadeira forma da galáxia distante e o movimento de seu gás a partir dos dados do ALMA, usando uma nova técnica de modelagem por computador. “Quando vi a imagem reconstruída da SPT0418-47 pela primeira vez, não pude acreditar: um baú do tesouro estava se abrindo”, diz Rizzo.

“O que descobrimos foi bastante intrigante; apesar de formar estrelas em alta velocidade e, portanto, ser o local de processos altamente energéticos, a SPT0418-47 é o disco de galáxia mais bem organizado já observado no início do universo”, afirmou a coautora Simona Vegetti, também do Instituto Max Planck de Astrofísica. “Este resultado é bastante inesperado e tem implicações importantes em como pensamos que as galáxias evoluem.”

Os astrônomos observam, no entanto, que mesmo que a SPT0418-47 tenha um disco e outras características semelhantes às das galáxias espirais que vemos hoje, eles esperam que ela evolua para uma galáxia muito diferente da Via Láctea e entre na classe das galáxias elípticas, outro tipo de galáxias que, junto com as espirais, habitam o universo hoje.

Caos menor que o previsto

Essa novidade inesperada sugere que o universo primitivo podia não ser tão caótico como se acreditava e levanta muitas questões sobre como uma galáxia bem ordenada poderia ter se formado tão logo após o Big Bang.

Essa descoberta do ALMA segue uma descoberta anterior, anunciada  em maio, de um disco giratório massivo visto a uma distância semelhante. A SPT0418-47 é vista com mais detalhes, graças ao efeito de lente, e tem uma protuberância além de um disco, tornando-a ainda mais semelhante à nossa Via Láctea atual do que aquela estudada anteriormente.

Estudos futuros, incluindo aqueles com o Extremely Large Telescope do ESO, procurarão descobrir quão típicas são essas galáxias de discos “bebês” e se elas são comumente menos caóticas do que o previsto. Os resultados deverão abrir novos caminhos para os astrônomos descobrirem como as galáxias evoluíram.

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