Mega-Fusão de Galáxias Antigas

Concepção artística do proto-aglomerado de galáxias SPT2349-56 mostra um grupo de galáxias em interação e fusão no início do Universo.

Os telescópios ALMA e APEX observaram profundamente o espaço - até a época em que o Universo tinha um décimo de sua idade atual - e testemunharam o início de gigantescos acúmulos cósmicos: as colisões iminentes de jovens galáxias Starburst. Os astrônomos pensavam que esses eventos ocorreram cerca de três bilhões de anos após o Big Bang, então eles ficaram surpresos quando as novas observações revelaram que eles aconteceram quando o Universo tinha apenas metade dessa idade! Acredita-se que esses sistemas antigos de galáxias estejam formando as estruturas mais massivas do Universo conhecido: os aglomerados de galáxias.
Usando o ALMA e o APEX, duas equipes internacionais de cientistas liderados por Tim Miller da Dalhousie University no Canadá e Yale University nos EUA e Iván Oteo da University of Edinburgh, Reino Unido, descobriram surpreendentemente densas concentrações de galáxias que estão prestes a se fundir, formando os núcleos do que eventualmente se tornará aglomerados de galáxias colossais.
Espreitando 90% do caminho através do universo observável, a equipe de Miller observou um proto-aglomerado de galáxias chamado SPT2349-56. A luz deste objeto começou a viajar para nós quando o Universo tinha cerca de um décimo da sua idade atual.
As galáxias individuais neste denso acúmulo cósmico são galáxias Starburst e a concentração vigorosa de formação de estrelas em uma região tão compacta faz com que esta seja, de longe, a região mais ativa já observada no jovem universo. Milhares de estrelas nascem lá todos os anos, em comparação com apenas uma em nossa própria Via Láctea.
A equipe de Oteo descobriu uma mega fusão semelhante formado por dez galáxias em formação de estrelas empoeiradas, apelidado de "núcleo vermelho empoeirado" por causa de sua cor muito vermelha, combinando observações do ALMA e do APEX.
Iván Oteo explica por que esses objetos são inesperados: "Acredita-se que a vida útil das galáxias Starburst empoeiradas seja relativamente curta, porque elas consomem seu gás a uma taxa extraordinária. A qualquer momento, em qualquer canto do Universo, essas galáxias são geralmente minorias. Assim, encontrar inúmeras galáxias Starburst empoeiradas brilhando ao mesmo tempo é muito confuso e algo que ainda precisamos entender."
Esses aglomerados formadores de galáxias foram vistos pela primeira vez como leves manchas de luz, usando o Telescópio do Pólo Sul e o Observatório Espacial Herschel. Observações subsequentes do ALMA e do APEX mostraram que eles tinham uma estrutura incomum e confirmaram que sua luz se originou muito antes do esperado - apenas 1,5 bilhão de anos após o Big Bang.

Esta montagem mostra três visões de um grupo distante de galáxias interagindo e se fundindo no início do Universo. A imagem da esquerda é uma visão ampla do Telescópio do Polo Sul que revela apenas um ponto brilhante. A visão central é do APEX, que revela mais detalhes. A imagem da direita é do ALMA e revela que o objeto é na verdade um grupo de 14 galáxias em fusão no processo de formação de um aglomerado de galáxias.

As novas observações do ALMA de alta resolução finalmente revelaram que as duas manchas de brilho fraco não são objetos únicos, mas na verdade são compostos por quatorze e dez galáxias massivas individuais, cada uma dentro de um raio comparável à distância entre a Via Láctea e a vizinha Nuvem de Magalhães.
"Essas descobertas do ALMA são apenas a ponta do iceberg. Observações adicionais com o telescópio APEX mostram que o número real de galáxias Starburst é provavelmente três vezes maior. Observações em andamento com o instrumento MUSE no VLT do ESO também estão identificando galáxias adicionais", comenta Carlos De Breuck, astrônomo do ESO.
Os atuais modelos teóricos e computacionais sugerem que os proto-aglomerados tão grandes quanto estes deveriam ter demorado muito mais para evoluir. Usando dados do ALMA, com sua resolução e sensibilidade superiores, como entrada para sofisticadas simulações computacionais, os pesquisadores são capazes de estudar a formação de agrupamentos com menos de 1,5 bilhão de anos depois do Big Bang.
"Como esta concentração de galáxias ficou tão grande rapidamente é um mistério. Não foi formado gradualmente ao longo de bilhões de anos, como os astrônomos poderiam esperar. Esta descoberta oferece uma grande oportunidade para estudar como galáxias massivas se juntaram para formar enormes aglomerados de galáxias", diz Tim Miller, da Universidade de Yale e principal autor de um dos artigos.

Fonte: ALMA