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Anel de Einstein desafia teoria da formação das galáxias

Com informações do ESO - 31/08/2020

Anel de Einstein desafia teoria da formação das galáxias
Entenda porque os astrônomos acreditam que esse anel de luz representa uma galáxia inesperadamente parecida com a Via Láctea.
[Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rizzo et al.]

Formação das galáxias

Astrônomos observaram uma galáxia muito distante - e, consequentemente, muito jovem - bastante parecida com a nossa Via Láctea. De fato, a galáxia está tão distante que sua luz levou mais de 12 bilhões de anos para chegar até nós.

Se as teorias estiverem corretas, isso significa que a luz que enxergamos agora deixou a galáxia quando o Universo tinha apenas 1,4 bilhão de anos.

O problema é que a galáxia parece extremamente "organizada" - até um pouco parecida com a Via Láctea na atualidade -, o que contradiz as teorias que defendem que todas as galáxias no Universo primordial deveriam ser turbulentas e instáveis.

"Este resultado constitui um enorme avanço no campo da formação de galáxias, mostrando que as estruturas que observamos em galáxias espirais próximas e na nossa própria Via Láctea já existiam há 12 bilhões de anos," disse Francesca Rizzo, do Instituto Max Planck de Astrofísica, na Alemanha, que liderou a pesquisa, realizada no radiotelescópio ALMA, no Chile.

Galáxia precoce

Embora a galáxia, chamada SPT0418-47, não pareça ter braços em espiral, ela tem pelo menos duas características típicas da Via Láctea: um disco em rotação e um bojo - um enorme grupo de estrelas aglomeradas de forma muito compacta em torno do centro galáctico.

Trata-se da primeira vez que um bojo é visto tão cedo na história do Universo, fazendo da SPT0418-47 a galáxia "semelhante à Via Láctea" mais distante observada até hoje.

"A grande surpresa foi descobrir que esta galáxia é de fato muito semelhante a galáxias próximas, contrariamente a todas as expectativas baseadas em modelos e observações anteriores menos detalhadas," acrescentou Fillippo Fraternali, da Universidade de Groningen, nos Países Baixos.

No Universo primordial, as galáxias jovens estariam ainda no processo de formação, por isso os astrônomos esperavam que elas se mostrassem caóticas e sem estruturas distintas, típicas de galáxias mais maduras, como a Via Láctea.

"O que descobrimos foi bastante intrigante; apesar de estar formando estrelas a uma taxa elevada e, consequentemente, ser um local de processos altamente energéticos, a SPT0418-47 é a galáxia de disco mais bem organizada já observada no Universo primordial," explica a coautora Simona Vegetti. "Este resultado é bastante inesperado e tem implicações importantes na forma como pensamos que as galáxias evoluem".

Contudo, os astrônomos observam que, apesar de a SPT0418-47 ter um disco e outras estruturas semelhantes às galáxias espirais que vemos atualmente, esta galáxia evoluirá, muito provavelmente, para uma galáxia muito diferente da Via Láctea, se juntando à classe das galáxias elípticas, outro tipo de galáxias que, juntamente com as espirais, existe no Universo atual.

Anel de Einstein desafia teoria da formação das galáxias
A luz emitida por uma galáxia distante é distorcida pelos efeitos gravitacionais de uma galáxia mais próxima, a qual atua como uma lente, fazendo com que a galáxia apareça deformada, mas ampliada e dando origem aos característicos anéis de luz conhecidos por anéis de Einstein.
[Imagem: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)/Luis Calçada (ESO)]

Anéis de Einstein

Como essas galáxias estão muito distantes, observações detalhadas, até mesmo com os telescópios mais poderosos, são quase impossíveis, pois as galáxias parecem pequenas e tênues.

A equipe superou este obstáculo usando uma galáxia próxima como uma poderosa lupa - um efeito conhecido por lente gravitacional - o que permitiu ao radiotelescópio ALMA observar um passado distante com um detalhe sem precedentes. Neste efeito, a atração gravitacional da galáxia próxima distorce e curva a luz da galáxia distante, fazendo com que esta nos apareça deformada, mas bastante ampliada.

Com as lentes gravitacionais, a galáxia distante aparece como um anel de luz quase perfeito - também conhecido como "anel de Einstein" - situado em torno da galáxia próxima, o que ocorre devido ao alinhamento quase exato entre estes dois objetos. A equipe de pesquisa reconstruiu a verdadeira forma da galáxia distante e o movimento do seu gás usando uma nova técnica de modelagem computacional.

Bibliografia:

Artigo: A dynamically cold disk galaxy in the early Universe
Autores: F. Rizzo, S. Vegetti, D. Powell, F. Fraternali, J. P. McKean, H. R. Stacey, S. D. M. White
Revista: Nature
Vol.: 584, pages 201-204
DOI: 10.1038/s41586-020-2572-6





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