Usando os telescópios espaciais Hubble e Spitzer e o Observatório Espacial Herschel, os astrónomos conseguiram obter a sequência evolutiva das galáxias elípticas compactas que se tornaram activas e se extinguiram no início da história do Universo.

Com a ajuda dos recursos em infravermelhos do Telescópio Espacial Hubble, 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 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."

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. 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 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 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 para estudar os processos físicos que modelam as galáxias no Universo distante. Os astrónomos combinaram estes dados com observações do telescópio Subaru, 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.

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