Agindo como um "telescópio natural" no espaço, a gravidade do enorme enxame galáctico no plano da frente, MACS J2129-0741, amplia, aumenta o brilho e distorce a distante galáxia de fundo MACS2129-1, vista na caixa de cima. A inserção do meio é uma ampliação da galáxia distorcida pelo efeito de lente gravitacional. A inserção de baixo é uma imagem reconstruída, com base em modelos, que mostra o aspeto da galáxia caso o enxame de frente não estivesse presente. A galáxia tem um tom avermelhado porque está tão distante que a sua luz é desviada para a parte vermelha do espectro.
Crédito: NASA, ESA, S. Toft (Universidade de Copenhaga), M. Postman (STScI), e equipa CLASH
Ao combinar o poder de uma "lente natural" no espaço com a capacidade do Telescópio Espacial Hubble da NASA, astrónomos fizeram uma descoberta surpreendente - o primeiro exemplo de uma galáxia em forma de disco, compacta ainda que massiva, e de rápida rotação, que deixou de fabricar estrelas apenas poucos milhares de milhões após o Big Bang.
Encontrar tal galáxia tão cedo no início da história do Universo desafia a compreensão atual de como as galáxias massivas se formam e evoluem, dizem os cientistas.
Quando o Hubble fotografou a galáxia, os astrónomos esperavam ver uma bola caótica de estrelas formada através de galáxias que se fundiram. Em vez disso, viram evidências de que as estrelas nasceram num disco em forma de panqueca.
Esta é a primeira evidência observacional direta de que pelo menos algumas das primeiras galáxias "mortas" - onde a formação estelar parou - de alguma forma evoluem de um disco parecido ao da Via Láctea para as gigantes elípticas que vemos hoje.
Esta é uma surpresa porque as galáxias elípticas contêm estrelas mais antigas, enquanto as galáxias espirais geralmente contêm estrelas azuis mais jovens. Pelo menos algumas dessas primeiras galáxias de disco "mortas" devem ter sofrido algumas mudanças. Não só mudaram de estrutura, mas também de movimentos das suas estrelas a fim de esculpir uma forma de galáxia elíptica.
"Esta nova visão pode obrigar-nos a repensar todo o contexto cosmológico de como as galáxias chegam depressa à 'velhice' e evoluem para galáxias locais de forma elíptica," afirma Sune Toft, líder do estudo e do Centro de Cosmologia Escura do Instituto Neils Bohr, Universidade de Copenhaga, Dinamarca. "Talvez estivéssemos cegos ao facto de que as primeiras galáxias 'mortas' pudessem ser realmente discos, simplesmente porque não as conseguíamos observar."
Os estudos anteriores de distantes galáxias mortas assumiram que a sua estrutura é semelhante à das galáxias elípticas locais para qual evoluem. Em princípio, a confirmação desta suposição exige telescópios espaciais mais poderosos do que os disponíveis atualmente. No entanto, através de um fenómeno chamado "lente gravitacional," um massivo enxame galáctico no plano da frente atua como uma "lente" no espaço para ampliar e esticar imagens de galáxias de fundo muito mais distantes. Ao juntar esta lente natural com o poder de resolução do Hubble, os cientistas foram capazes de ver o centro da galáxia moribunda.
A galáxia remota tem três vezes a massa da Via Láctea, mas apenas metade do tamanho. As medições da velocidade de rotação, feitas com o VLT (Very Large Telescope) do ESO, mostraram que a galáxia de disco gira a mais do dobro da velocidade da Via Láctea.
Usando dados de arquivo do CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble), Toft e a sua equipa foram capazes de determinar a massa estelar, a taxa de formação estelar e as idades das estrelas.
Ainda não se sabe porque é que esta galáxia parou de fabricar estrelas. Poderá ser o resultado de um núcleo galáctico ativo, onde a energia brota de um buraco negro supermassivo. Esta energia inibe a formação estelar ao aquecer o gás ou ao expulsá-lo da galáxia. Ou poderá ser o resultado do fluxo de gás frio para a galáxia, que é rapidamente comprimido e aquecido, impedindo com que arrefeça e produza nuvens de formação estelar no centro.
Mas como é que estes discos jovens, compactos e massivos evoluem para as galáxias elípticas que vemos no Universo atual? "Provavelmente através de fusões," comenta Toft. "Se estas galáxias crescem através de fusões com companheiras mais pequenas, e estas companheiras surgem em grande número e de muitos ângulos na direção da galáxia, isto acabaria por aleatorizar as órbitas das estrelas nas galáxias. Também podemos pensar nas grandes fusões galácticas. Definitivamente também destruiriam o movimento ordenado das estrelas."
Os resultados foram publicados na edição de 22 de junho da revista Nature. Toft e a equipa esperam usar o Telescópio Espacial James Webb da NASA para procurar uma amostra maior destas galáxias.
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