Nota de Imprensa

As galáxias de maior massa que existem atualmente tiveram vidas muito ativas no passado

Formação estelar intensa travada abruptamente por buracos negros

25 de Janeiro de 2012

Utilizando o telescópio APEX, uma equipa de astrónomos descobriu a melhor relação encontrada até hoje entre os mais intensos episódios de formação estelar no Universo primordial e as galáxias de maior massa que se observam atualmente. As galáxias, em pleno crescimento devido a fortes episódios de formação estelar no Universo primitivo, viram o nascimento de novas estrelas parar abruptamente, deixando-as como galáxias de elevada massa - mas passivas - com estrelas a envelhecer no Universo atual. Os astrónomos pensam ter encontrado o provável culpado desta súbita travagem na formação estelar: a emergência de buracos negros supermassivos.

Os astrónomos combinaram observações da câmara LABOCA, instalada no telescópio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) [1] de 12 metros, operado pelo ESO, com medições feitas com o Very Large Telescope do ESO, o Spitzer Space Telescope da NASA e outros, para observar como é que galáxias brilhantes e muito distantes se juntam para formar grupos e enxames.

Quanto mais compacto é o grupo ou enxame de galáxias, mais massa têm os seus halos de matéria escura - o material invisível que compõe a maior parte da massa da galáxia. Os novos resultados obtidos são as medições mais precisas que temos sobre o modo de formação de enxames para este tipo de galáxias.

As galáxias estão tão distantes que a sua luz demorou cerca de dez mil milhões de anos a chegar até nós, por isso estamos a observá-las tal como eram há cerca de dez mil milhões de anos atrás [2]. Nestas fotografias do Universo primordial as galáxias estão sujeitas ao tipo de formação estelar mais intensa que se conhece, a chamada formação estelar explosiva.

Ao medir as massas dos halos de matéria escura em torno das galáxias e utilizando simulações de computador para estudar como é que estes halos crescem com o tempo, os astrónomos descobriram que estas galáxias distantes com formação explosiva de estrelas no cosmos primitivo transformam-se eventualmente em galáxias elípticas gigantes -  as galáxias de maior massa existentes no Universo atual.

“Esta é a primeira vez que conseguimos mostrar de maneira clara a relação que existe entre as galáxias mais energéticas que apresentam formação estelar explosiva no Universo primordial e as galáxias de maior massa presentes no Universo atual,” explica Ryan Hickox (Darthmouth College, EUA e Durham University, RU), o cientista que lidera a equipa.

Adicionalmente, as novas observações indicam que a formação estelar explosiva nestas galáxias distantes durou uns meros 100 milhões de anos - um tempo muito curto em termos cosmológicos - no entanto, durante este breve período, a quantidade de estrelas nas galáxias duplicou. A paragem abrupta deste crescimento tão rápido corresponde a outro episódio na história das galáxias, o qual não se compreende ainda muito bem.

“Sabemos que as galáxias elípticas  de elevada massa pararam de produzir estrelas de modo súbito há muito tempo atrás, encontrando-se agora bastante passivas. Os cientistas tentam imaginar o que poderia ser suficientemente poderoso para conseguir desligar a formação estelar explosiva duma galáxia inteira,” diz Julie Wardlow (University of California, Irvine, EUA e Durham University, RU), um membro da equipa.

Os resultados da equipa apontam para uma possível explicação: nessa fase da história do cosmos, as galáxias com formação estelar explosiva aglomeram-se de modo muito semelhante aos quasars, o que indica que estes últimos são encontrados nos mesmos halos de matéria escura. Os quasars estão entre os objetos mais energéticos do Universo - faróis galácticos que emitem intensa radiação, alimentados por um buraco negro supermassivo situado nos seus centros.

Existem cada vez mais evidências que sugerem que a formação estelar explosiva intensa alimenta também o quasar, com enormes quantidades de matéria a serem sugadas pelo buraco negro. O quasar, por sua vez, emite enormes quantidades de energia que se pensa que limparão o restante gás da galáxia - a matéria prima necessária à formação de novas estrelas - travando assim de maneira eficaz a fase de formação estelar.

“Em poucas palavras, a intensa formação estelar dos dias de glória das galáxias acabou também por ser a sua perdição ao alimentar os buracos negros nos seus centros, os quais rapidamente limpam ou destroem as nuvens de formação estelar,” explica David Alexander (Durham University, RU), um membro da equipa.

Notas

[1] O telescópio APEX de 12 m de diâmetro situa-se no planalto do Chajnantor, no sopé dos Andes Chilenos. O APEX é o percursor do ALMA, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, um novo telescópio revolucionário que o ESO, juntamente com os seus parceiros internacionais, está a construir e a operar também no planalto do Chajnantor. O APEX propriamente dito baseia-se numa única antena protótipo construída para o projeto ALMA. Os dois telescópios são complementares: por exemplo, o APEX pode encontrar muitos alvos ao longo de grandes áreas no céu, enquanto o ALMA os poderá estudar com grande detalhe. O APEX é uma colaboração entre o Instituto Max Planck para a Rádio Astronomia (MPIfR), o Observatório Espacial Onsala (OSO) e o ESO.

[2] Estas galáxias distantes são conhecidas como galáxias submilimétricas. São muito brilhantes no Universo distante, onde ocorre intensa formação estelar. Devido a estas distâncias extremas, a sua radiação infravermelha emitida por grãos de poeira aquecidos por radiação estelar é desviada na direção dos maiores comprimentos de onda, o que faz com que as galáxias com muita poeira sejam mais facilmente observadas nos comprimentos de onda do submilímetro.

Informações adicionais

Este trabalho foi apresentado num artigo científico que será publicado a 26 de Janeiro de 2012 na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A equipa é composta por Ryan C. Hickox (Dartmouth College, Hanover, EUA; Department of Physics, Durham University (DU); STFC Postdoctoral Fellow, RU), J. L. Wardlow (Department of Physics & Astronomy, University of California, Irvine, EUA; Department of Physics, DU, RU), Ian Smail (Institute for Computational Cosmology, DU, RU), A. D. Myers (Department of Physics and Astronomy, University of Wyoming, EUA), D. M. Alexander (Department of Physics, DU, RU), A. M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, DU, RU), A. L. R. Danielson (Institute for Computational Cosmology, DU, RU), J. P. Stott (Department of Physics, DU, RU), S. C. Chapman (Institute of Astronomy, Cambridge, RU), K. E. K. Coppin (Department of Physics, McGill University, Canadá), J. S. Dunlop (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, RU), E. Gawiser (Department of Physics and Astronomy, The State University of New Jersey, EUA), D. Lutz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Alemanha), P. van der Werf (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Holanda), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Alemanha).

O ano de 2012 marca o quinquagésimo aniversário da fundação do Observatório Europeu do Sul (ESO). O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio da classe dos 40 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

O ALMA, uma infraestrutura internacional de astronomia, é uma parceria entre a Europa, a América do Norte e o Leste Asiático, em cooperação com a República do Chile. A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol da Europa, pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia (NRAO), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Joint ALMA Observatory (JAO) fornece uma liderança e direção unificadas na construção e operação do ALMA.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1206, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.