Novas observações com o ALMA descobriram o nunca antes visto encontro próximo entre duas galáxias surpreendentemente brilhantes e espetacularmente massivas no jovem Universo.
Estas galáxias “starburst” (galáxias de intensa formação estelar) hiperluminosas são extremamente raras nesta época da história cósmica – perto do momento em que as galáxias começaram a surgir – e podem representar um dos exemplos mais extremos de formação estelar violenta já observados.
Os astrónomos capturaram estas duas galáxias em interação, conhecidas coletivamente como ADFS-27, quando começaram o processo gradual de fusão numa única galáxia elíptica e massiva.
Um encontro anterior, de “raspão”, ajudou a despoletar as explosões surpreendentes de formação estelar. Os astrónomos especulam que esta fusão pode eventualmente formar o núcleo de um enxame inteiro de galáxias. Os enxames galácticos estão entre as estruturas mais massivas do Universo.
“Encontrar apenas uma galáxia ‘starburst’ hiperluminosa é incrível por si só. Encontrar duas destas galáxias raras em tão íntima proximidade é verdadeiramente espantoso“, comenta Dominik Riechers, astrónomo da Universidade de Cornell em Ithaca, em Nova Iorque, autor principal do artigo publicado na revista The Astrophysical Journal.
“Tendo em conta a extrema distância à Terra e a frenética atividade de formação estelar dentro de cada uma, é possível que estejamos a testemunhar a fusão galáctica mais intensa conhecida até ao momento”, explicou.
O par de galáxias ADFS-27 está localizado a aproximadamente 12,7 mil milhões de anos-luz da Terra na direção da constelação de Dourado. A esta distância, os astrónomos veem o sistema quando o Universo tinha apenas cerca de mil milhões de anos.
Os astrónomos detetaram este sistema primeiro com o Observatório Espacial Herschel da ESA. Aparecia como um único ponto vermelho no seu levantamento do céu do hemisfério sul. Estas observações iniciais sugeriram que o objeto aparentemente fraco era de facto extremamente brilhante e extremamente distante.
As observações de acompanhamento com o telescópio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) do ESO confirmaram estas interpretações iniciais e prepararam o caminho para as mais detalhadas observações com as antenas ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).
Com a sua maior resolução e sensibilidade, o ALMA mediu com precisão a distância ao objeto e revelou que eram na verdade duas galáxias distintas. Segundo os astrónomos, o emparelhamento de galáxias de outra forma fenomenalmente raras sugere que residem numa região particularmente densa do Universo naquele período da sua história.
As novas observações ALMA também indicam que o sistema ADFS-27 possui aproximadamente 50 vezes a quantidade de gás de formação estelar da Via Láctea. “Muito deste gás será convertido em novas estrelas muito rapidamente“, comenta Riechers.
“As nossas observações atuais indicam que estas duas galáxias realmente produzem estrelas a um ritmo vertiginoso, cerca de mil vezes mais depressa que a nossa própria Galáxia.”
As galáxias – que apareceriam como discos planos e em rotação – estão repletas de estrelas azuis extremamente brilhantes e massivas. No entanto, a maioria desta intensa luz estelar nunca sai das próprias galáxias; simplesmente têm demasiada poeira interestelar obscurante.
Esta poeira absorve a resplandecente luz estelar, aquecendo até que brilha intensamente no infravermelho. À medida que esta luz viaja as vastas distâncias cósmicas até à Terra, a expansão contínua do Universo desloca a luz, outrora infravermelha, para comprimentos de onda mais longos no milímetro e submilímetro, tudo graças ao efeito Doppler.
O ALMA foi especialmente concebido para detetar e estudar a luz desta natureza, o que permitiu aos astrónomos resolver a fonte de luz em dois objetos distintos. As observações também mostram as estruturas básicas das galáxias, revelando características semelhantes a caudas que foram produzidas durante o seu encontro inicial.
As novas observações também indicam que as duas galáxias estão separadas por mais ou menos 30 mil anos-luz, movendo-se a várias centenas de quilómetros por segundo em relação uma à outra.
À medida que continuam a interagir gravitacionalmente, cada galáxia acabará por abrandar e cair na direção da outra, provavelmente levando a vários outros encontros íntimos antes de se fundirem numa única galáxia elíptica e massiva. Os astrónomos esperam que este processo demore algumas centenas de milhões de anos.
“Devido à sua grande distância e à sujidade da poeira, estas galáxias permaneceram completamente não detetadas em comprimentos de onda visíveis“, realça Riechers.
“Eventualmente, esperamos combinar os requintados dados ALMA com futuras observações infravermelhas do Telescópio Espacial James Webb da NASA. Estes dois telescópios vão formar uma ‘equipa de sonho’, para que os astrónomos possam melhor compreender a natureza deste e de outros sistemas extremos e excecionalmente raros“.
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