Hubble ajuda a resolver o mistério das galáxias ultracompactas extintas

2014-01-30

Gráfico que mostra a sequência evolutiva do crescimento das galáxias elípticas de grande massa ao longo de 13 mil milhões de anos, conseguido a partir de observações com telescópios espaciais e terrestres. O crescimento desta classe de galáxias é conduzido pela rápida formação de estrelas e fusões com outras galáxias. Crédito: NASA/ESA/Niels Bohr Institute/STScI.
Usando os telescópios espaciais Hubble e Spitzer e o Observatório Espacial Herschel, os astrónomos conseguiram obter a sequência evolutiva das galáxias
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
elípticas compactas que se tornaram activas e se extinguiram no início da história do Universo.

Com a ajuda dos recursos em infravermelhos
infravermelho
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 350 mícrones. Esta banda permite observar astros, fenómenos, ou processos físicos com temperaturas entre 10 e 5200 graus Kelvin.
do Telescópio Espacial Hubble
Hubble Space Telescope (HST)
O Telescópio Espacial Hubble é um telescópio espacial que foi colocado em órbita da Terra em 1990 pela NASA, em colaboração com a ESA. A sua posição acima da atmosfera terrestre permite-lhe observar os objectos astronómicos com uma qualidade ímpar.
, os astrónomos conseguiram, pela primeira vez, uma amostra espectroscópica representativa das galáxias elípticas ultracompactas extintas - galáxias cuja formação estelar foi concluída quando o Universo tinha apenas 3 mil milhões de anos, menos de um quarto da sua idade actual estimada em 13,8 mil milhões de anos.

A pesquisa, apoiada por vários telescópios terrestres, resolve um mistério, com 10 anos, sobre o crescimento das maiores galáxias elípticas que hoje vemos, e dá-nos uma imagem clara da formação das galáxias de maior massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
no Universo, desde a sua fase inicial de explosiva formação estelar, passando pelo desenvolvimento de núcleos estelares densos, até à sua condição final de galáxias elípticas gigantes.

"Conseguimos finalmente mostrar como e quando se formaram estas galáxias compactas. Basicamente, era a peça que faltava para compreendermos como se formaram as galáxias de maior massa, e como evoluíram até às gigantes elípticas de hoje", disse Sune Toft, do Dark Cosmology Center do Instituto Niels Bohr, em Copenhaga, Dinamarca, que é o responsável por este estudo.

"Durante muitos anos, este foi um grande mistério, porque apenas 3 mil milhões de anos após o Big Bang, metade das galáxias de maior massa já haviam concluído a sua formação de estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
."

Os astrónomos determinaram que as galáxias elípticas compactas consumiram vorazmente o gás disponível para a formação de estrelas, ao ponto de não poderem criar novas estrelas, e depois fundiram-se com galáxias mais pequenas para formarem as gigantes elípticas. As estrelas nas galáxias extintas são 10 a 100 vezes mais densas do que as que se encontram em enormes galáxias elípticas semelhantes observadas actualmente no Universo próximo, o que, segundo Toft, surpreendeu os astrónomos.

Para desenvolver a sequência evolutiva das galáxias extintas ultracompactas, a equipa de Toft reuniu, pela primeira vez, amostras representativas de duas populações de galáxias, usando o conjunto de dados do programa COSMOS (Cosmic Evolution Survey) do Hubble.

Um dos grupos de galáxias compreendia as elípticas compactas. O outro grupo continha galáxias altamente obscurecidas pela a poeira e que estão a formar estrelas a taxas aceleradas, milhares de vezes superiores às observadas na Via Láctea
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
. As explosões de formação estelar nestas galáxias envoltas em poeira foram provavelmente ateadas pela colisão de duas galáxias ricas em gás. Por terem tanta poeira, são quase invisíveis nos comprimentos de onda
comprimento de onda
Designa-se por comprimento de onda a distância entre dois pontos sucessivos de amplitude máxima (ou mínima) de uma onda.
ópticos, mas brilham em comprimentos de onda submilimétricos, nos quais foram identificadas, pela primeira vez, há quase duas décadas, pela câmara do SCUBA (Submillimeter Common-User Bolometer Array) no telescópio James Clerk Maxwell, no Havai.

A equipa de Toft começou por construir a primeira amostra representativa de galáxias elípticas compactas com tamanhos exactos e redshifts
desvio para o vermelho (z)
Designa-se por desvio para o vermelho (em inglês, redshift) o desvio do espectro de um objecto para comprimentos de onda mais longos. O desvio para o vermelho pode dever-se ao movimento do objecto a afastar-se do observador (desvio de Doppler), ou à expansão do Universo (desvio para o vermelho cósmico, ou gravitacional). O desvio para o vermelho cósmico permite estimar a distância a que o objecto se encontra: quanto maior o desvio, mais distante o objecto. O desvio de Doppler permite calcular a velocidade a que o objecto se desloca.
espectroscópicos, medidos com o CANDELS (Cosmic Assembly Near-Infrared Deep Extragalactic Legacy Survey) do Hubble e o programa 3D-HST. O 3D-HST é um levantamento espectroscópico do infravermelho próximo
infravermelho próximo
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 5 mícrones. Esta banda permite observar astros ou fenómenos com temperaturas entre 740 e 5200 graus Kelvin.
para estudar os processos físicos que modelam as galáxias no Universo distante. Os astrónomos combinaram estes dados com observações do telescópio Subaru
Subaru Telescope
O Telescópio Subaru é um telescópio óptico e de infravermelhos, com um espelho de 8,2 m de diâmetro. O Subaru encontra-se no Observatório de Mauna Kea, no Havai, e é operado pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão – NAOJ e pelo Instituto Nacional de Ciências Naturais.
, no Havai, e do telescópio Spitzer o que lhes permitiu conseguir estimativas precisas para as idades estelares. A partir desta estimativas, foi possível concluir que as galáxias elípticas compactas se formaram em intensas explosões de formação de estrelas ocorridas no interior das galáxias que as terão precedido por um período de até dois mil milhões de anos.

Em seguida, a equipa criou a primeira amostra representativa das galáxias submilimétricas mais distantes, usando dados COSMOS do Hubble, bem como dados dos telescópios espaciais Spitzer e Herschel e de telescópios terrestres, como a Subaru, o telescópio James Clerk Maxwell e o Submillimeter Array, todos localizados no Havai. Esta informação multi-espectral, que se estende pelos comprimentos de onda ópticos e pelos submilimétricos, conferiu um conjunto completo de informações sobre os tamanhos, massas estelares, taxas de formação de estrelas, quantidade de poeira e distâncias precisas das galáxias envoltas em poeira que estiveram presentes no início do Universo.

Quando a equipa de Toft comparou as amostras das duas populações de galáxias, descobriu uma ligação evolutiva entre as galáxias elípticas compactas e as galáxias submilimétricas. As observações mostraram que as violentas explosões de formação de estrelas nas galáxias envoltas em poeira tinham as características que seriam igualmente de prever para os progenitores das galáxias elípticas compactas. A equipa de Toft calculou ainda que a intensa actividade de formação de estrelas no interior das galáxias submilimétricas durou apenas cerca de 40 milhões de anos antes de terminar o fornecimento de gás interestelar
gás interestelar
O gás interestelar é constituído pelos átomos, moléculas e iões de elementos, ou substâncias, gasosas presentes no meio interestelar.
.

Os resultados surgem na edição online de 29 de Janeiro do The Astrophysical Journal.

Fonte da notícia: http://www.nasa.gov/jpl/spitzer/galaxies-20140129/#.Uuoqt_ZDYuo