Imagem em cores falsas da galáxia BX442, obtida pelo Hubble e pelo Keck.
Crédito: David Law, Instituto Dunlap para Astronomia e Astrofísica
Impressão de artista da galáxia BX442 e da sua anã companheira.
Crédito: Instituto Dunlap para Astronomia e Astrofísica/Joe Bergeron
Astrónomos testemunharam pela primeira vez uma galáxia espiral no Universo jovem, milhares de milhões de anos antes da formação de muitas outras galáxias espirais. Num artigo publicado na edição de 19 de Julho da revista Nature, os astrónomos dizem que a descobriram usando o Telescópio Espacial Hubble para obter imagens de aproximadamente 300 galáxias muito distantes no Universo jovem e para estudar as suas propriedades. Esta galáxia espiral distante é observada como era cerca de 3 mil milhões de anos após o Big Bang, e a luz desta parte do Universo viaja na direção da Terra há já cerca de 10,7 mil milhões de anos.
"À medida que viajamos no passado até ao princípio do Universo, as galáxias tornam-se muito estranhas e irregulares, nada simétricas," afirma Alice Shapley, professora associada de física e astronomia da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, EUA, co-autora do estudo. "A vasta maioria das galáxias antigas parecem autênticos desastres. O nosso primeiro pensamento foi, porque é que esta é tão diferente, e tão linda?"
As galáxias do Universo de hoje em dia estão divididas em várias categorias, incluindo galáxias espirais como a nossa Via Láctea, que são discos em rotação de estrelas e gás a partir do qual se formam novas estrelas, e galáxias elípticas, que incluem estrelas mais antigas e avermelhadas que se movem em direcções aleatórias. Esta mistura de estruturas galácticas do Universo jovem é bem diferente, com uma muito maior diversidade e uma maior fracção de galáxias irregulares, afirma Shapley.
"O facto de esta galáxia existir é surpreendente," afirma David Law, autor principal do estudo e pós-doutorado do Instituto Dunlap para Astronomia e Astrofísica da Universidade de Toronto. "O nosso conhecimento actual diz-nos que galáxias espirais 'tão bem desenhadas' como esta simplesmente não existiam nesta época tão jovem da história do Universo." Uma galáxia "bem desenhada" tem braços espirais proeminentes e bem-formados.
A galáxia, que tem o nome nada glamoroso de BX442, é muito grande em comparação com outras galáxias da época; das examinadas por Law e Shapley, apenas 30 são tão massivas.
Para tentar perceber mais sobre a sua única imagem de BX442, Law e Shapley deslocaram-se ao Observatório W.M. Keck no topo do vulcão Mauna Kea no Hawaii e usaram um instrumento singular topo de gama denominado espectrógrafo OSIRIS. Estudaram o espectro de cerca de 3600 locais no interior e arredores de BX442, o que providenciou informações valiosas que fez com que se conseguissem determinar que é na realidade uma galáxia espiral em rotação - e não, por exemplo, duas galáxias que por acaso estavam alinhadas a partir da perspectiva da Terra.
"Primeiro pensámos que podia ser apenas uma ilusão, e que talvez estávamos a ser enganados pela imagem," afirma Shapley. "O que descobrimos quando obtivemos as medições espectrais da galáxias é que os braços espirais pertencem realmente a esta galáxia. Não era uma ilusão. Ficámos estupefactos." Law e Shapley também observaram várias evidências de um enorme buraco negro no centro da galáxia, que poderá desempenhar um papel crucial na evolução de BX442.
Porque é que BX442 parece-se com galáxias tão comuns hoje em dia, mas que eram tão raras nessa altura?
Law e Shapleu pensam que a resposta poderá ter a ver com uma galáxia anã companheira, que o espectrógrafo OSIRIS revela como um borrão na porção superior esquerda da imagem, e com a interacção gravitacional entre elas. O suporte desta ideia é fornecido por uma simulação numérica conduzida por Charlotte Christensen, pós-doutorada da Universidade do Arizona, EUA, e co-autora da pesquisa publicada na revista Nature. Eventualmente, a pequena galáxia vai fundir-se com BX442, afirma Shapley.
"BX442 parece-se com uma galáxia vizinha, mas no Universo jovem, as galáxias colidiam entre si com muito mais frequência," afirma. "O gás 'chovia' do meio intergaláctico e alimentava estrelas em formação a um ritmo muito mais rápido do que hoje em dia; os buracos negros também cresciam muito mais rapidamente. O Universo actual é chato em comparação com esta altura."
Law e Shapley vão continuar a estudar BX442. "Queremos obter imagens desta galáxia noutros comprimentos de onda," afirma Shapley. "Isso vai dizer-nos que tipos de estrelas estão em cada local da galáxia. Queremos mapear a mistura de estrelas e gases em BX442."
Shapley acrescentou que BX442 representa uma ligação entre as galáxias passadas, muito mais turbulentas, e as galáxias espirais que vemos à nossa volta. "De facto, esta galáxia, pode salientar a importância das colisões e fusões em determinada época cósmica, no que diz respeito ao 'grande desenho' de estruturas espirais."
O estudo de BX442 vai provavelmente ajudar os astrónomos a melhor compreender como é que galáxias espirais como a Via Láctea se formaram, conclui Shapley.
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