A protogaláxia gigante no universo jovem forma estrelas a partir de “materiais reciclados”, descobriram os cientistas

Uma equipe internacional de cientistas estudou uma nebulosa gigante, que se localiza entre um aglomerado de galáxias jovens e absorve o material ejetado por elas. O processo é observado em uma região cuja idade é de apenas 3 bilhões de anos após o Big Bang, ou seja, em um universo muito jovem (a idade do universo é estimada em 13,8 bilhões de anos). Esta é outra evidência de que as galáxias formam estrelas trocando matéria com seus arredores imediatos.

Representação artística da formação de aglomerados de galáxias no início do universo. Fonte da imagem: ESO/M. Kornmesser

Anteriormente, as galáxias, independentemente do tamanho, eram consideradas ilhas de matéria flutuando no vazio do espaço, mas pesquisas recentes mostraram que elas são cercadas por enormes nuvens de gás e poeira difíceis de ver. Agora, a opinião predominante é que essas nuvens fazem parte de uma rede cósmica gigante que inclui a matéria escura – ela conecta as galáxias, fornecendo-lhes hidrogênio, a partir do qual novas estrelas e galáxias são formadas.

Recentemente, os cientistas descobriram que tais nuvens desempenham um papel fundamental na reciclagem da matéria, ajudando a lançar as chamadas fontes galácticas. Estrelas massivas que morrem com explosões de supernova ejetam volumes colossais de matéria no espaço, que às vezes voa para fora das galáxias e forma halos de gás quente acima e abaixo de seus discos. Uma teoria é que as nuvens de gás quente que se estendem por milhares de anos-luz para fora da galáxia esfriam e “chovem” de volta, fazendo com que a formação de estrelas continue. Essa hipótese explica por que esse processo leva muito tempo nas galáxias, apesar das aparentemente limitadas reservas de matéria.

Observatório Keck. Fonte da imagem: keckobservatory.org

As simulações permitem a possibilidade dessa reciclagem de galáxias, mas não é fácil confirmar esse processo – as galáxias são orientadas de maneira diferente e é realmente difícil observar a chuva cósmica. A descoberta foi alcançada quando os telescópios Keck e Subaru no Havaí observaram a nebulosa Mammoth-1 (MAMMOTH-1), uma protogaláxia a quase 11 bilhões de anos-luz da Terra. A nebulosa foi descoberta em 2017, mas imagens recentes mostram que ela está absorvendo matéria de seu entorno imediato por meio de pelo menos três fluxos de gás – esses fluxos iluminam um fragmento da rede cósmica que conecta as galáxias e seus arredores imediatos. Ao mesmo tempo, dois fluxos apontam para um quasar – um objeto brilhante com um buraco negro supermassivo, cuja presença nesta nebulosa era apenas suspeita.

Os cientistas também descobriram que os fluxos de matéria ao redor da nebulosa são ricos em carbono, que só podem se formar dentro de estrelas que formam metais a partir do hidrogênio e do hélio – como são chamados na astronomia todos os elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio. A presença de carbono na nebulosa, que tem 300.000 anos-luz de diâmetro, apóia a hipótese de um sistema ativo de reciclagem galáctica, no qual o gás rico em metais se torna o material de construção para a formação de uma nova geração de estrelas. Este gás esfria mais rápido que o hidrogênio primordial, aumentando assim a eficiência da formação estelar.

A luz leva muito tempo para percorrer uma distância maior e vemos Mammoth 1 como era há 11 bilhões de anos. O tamanho do grupo de galáxias ao qual pertence era então de 50 milhões de anos-luz, mas agora provavelmente encolheu para 1 milhão.Em comparação, o grupo de galáxias que inclui a nossa Via Láctea tem um tamanho de 10 milhões de anos-luz. A Via Láctea também tem fontes galácticas, mas os astrônomos não sabem exatamente quantas são.