As galáxias há muito, muito tempo atrás eram muito fecundas; eles deram à luz estrelas a uma taxa de pelo menos dez vezes o que vemos hoje.
Por quê? Havia mais coisas por aí então, para fazer estrelas? Ou então as galáxias eram mais eficientes na criação de estrelas? Ou alguma outra coisa??
Linda Tacconi, do Max-Planck-Institut da Alemanha para extraterrestres Physik, liderou uma equipe internacional de astrônomos para descobrir o porquê ... e a resposta parece ser que jovens galáxias estavam cheias de gás nas brânquias.
"Conseguimos, pela primeira vez, detectar e capturar imagens do gás molecular frio em galáxias normais formadoras de estrelas, que são representativas das populações típicas de galáxias massivas logo após o Big Bang", disse o Dr. Tacconi.
As observações desafiadoras dão a primeira visão de como as galáxias, ou mais precisamente o gás frio dessas galáxias, pareciam meros 3 a 5 bilhões de anos após o Big Bang (equivalente a um desvio cosmológico de z ~ 2 a z ~ 1). Nessa idade, as galáxias parecem ter formado estrelas mais ou menos continuamente, com pelo menos dez vezes a taxa observada em sistemas de massa semelhantes no universo local.
Agora está razoavelmente bem estabelecido que as galáxias formadas a partir de proto-galáxias, que se formaram em super densidades locais, dominadas pela matéria escura fria - halos da matéria escura - onde o hidrogênio e o hélio recém-neutros foram coletados e resfriados. Por meio de colisões e fusões e alguma acumulação contínua de gás, as proto-galáxias formaram galáxias jovens, alguns bilhões de anos após o Big Bang - em suma, formação hierárquica.
Observações detalhadas do gás frio, sua distribuição e dinâmica têm um papel fundamental na desembaraço dos complexos mecanismos responsáveis por transformar as primeiras proto-galáxias em galáxias modernas, como a Via Láctea. Um grande estudo de galáxias distantes e luminosas formadoras de estrelas no interferômetro milimétrico Plateau de Bure agora resultou em um avanço ao observar diretamente o “alimento” da formação estelar. O estudo aproveitou os principais avanços recentes na sensibilidade dos radiômetros no observatório para fazer o primeiro levantamento sistemático das propriedades dos gases frios (rastreados por uma linha de rotação da molécula de monóxido de carbono) das galáxias massivas normais quando o Universo era de 40% ( z = 1,2) e 24% (z = 2,3) de sua idade atual. Observações anteriores foram amplamente restritas a objetos raros e muito luminosos, incluindo fusões e quasares de galáxias. Em vez disso, o novo estudo rastreia galáxias massivas formadoras de estrelas representativas da população média normal de galáxias nessa faixa de massa e desvio para o vermelho.
“Quando iniciamos o programa há cerca de um ano”, diz o Dr. Tacconi, “não tínhamos certeza de que detectávamos algo. Mas as observações foram bem-sucedidas além de nossas esperanças mais otimistas. Pudemos demonstrar que galáxias normais maciças em z ~ 1.2 e z ~ 2.3 tinham cinco a dez vezes mais gás do que o que vemos no universo local. Dado que essas galáxias estavam formando gás a uma taxa alta por longos períodos de tempo, isso significa que o gás deve ter sido continuamente reabastecido pela acumulação dos halos da matéria escura, em excelente concordância com o trabalho teórico recente. ”
Outro resultado importante dessas observações são as primeiras imagens espacialmente resolvidas da distribuição e movimentos de gás frio em várias galáxias. "Esta pesquisa abriu as portas para uma avenida totalmente nova de estudar a evolução das galáxias", diz Pierre Cox, diretor da IRAM. "Isso é realmente emocionante e há muito mais por vir".
"Essas descobertas fascinantes nos fornecem pistas e restrições importantes para os modelos teóricos da próxima geração que usaremos para estudar as fases iniciais do desenvolvimento da galáxia com mais detalhes", diz Andreas Burkert, especialista em formação de estrelas e na evolução das galáxias na Excellence da Alemanha. Universo Cluster. "Eventualmente, esses resultados ajudarão a entender a origem e o desenvolvimento de nossa Via Láctea."
Sobre a imagem EGS 1305123: Imagens ópticas e milimétricas resolvidas espacialmente de uma galáxia massiva típica no desvio para o vermelho z = 1,1 (5,5 bilhões de anos após o Big Bang). A imagem da esquerda foi tirada com o Telescópio Espacial Hubble nas bandas óticas V e I, como parte da pesquisa AEGIS de galáxias distantes. A imagem correta é uma sobreposição da emissão de CO 3-2 observada com o PdBI (cores vermelho / amarelo) sobreposto à imagem I (cinza). Pela primeira vez, essas observações mostram claramente que a emissão da linha molecular e a luz óptica de estrelas massivas traçam um disco rotativo maciço de diâmetro ~ 60.000 anos-luz. Esse disco tem tamanho e estrutura semelhantes às das galáxias z ~ 0, como a Via Láctea. No entanto, a massa de gás frio nesse disco é aproximadamente uma ordem de magnitude maior do que nas galáxias de disco z ~ 0 típicas. Isso explica por que as galáxias com alto z podem se formar continuamente cerca de dez vezes a taxa de galáxias z ~ 0 típicas.
Fontes: Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Tacconi et al. (2010), Nature 463, 781 (pré-impressão: arXiv: 1002.2149)
