Novas observações com o ALMA descobriram o nunca antes visto encontro próximo entre duas galáxias surpreendentemente brilhantes e espetacularmente massivas no jovem Universo.
Estas galáxias “starburst” (galáxias de intensa formação estelar) hiperluminosas são extremamente raras nesta época da história cósmica – perto do momento em que as galáxias começaram a surgir – e podem representar um dos exemplos mais extremos de formação estelar violenta já observados.
Os astrônomos capturaram estas duas galáxias em interação, conhecidas coletivamente como ADFS-27, quando começaram o processo gradual de fusão numa única galáxia elíptica e massiva.
Um encontro anterior, de “raspão”, ajudou a despoletar as explosões surpreendentes de formação estelar. Os astrônomos especulam que esta fusão pode eventualmente formar o núcleo de um enxame inteiro de galáxias. Os enxames galáticos estão entre as estruturas mais massivas do Universo.
“Encontrar apenas uma galáxia ‘starburst’ hiperluminosa é incrível por si só. Encontrar duas destas galáxias raras em tão íntima proximidade é verdadeiramente espantoso“, comenta Dominik Riechers, astrônomo da Universidade de Cornell em Ithaca, em Nova York, autor principal do artigo publicado na revista The Astrophysical Journal.
“Tendo em conta a extrema distância da Terra e a frenética atividade de formação estelar dentro de cada uma, é possível que estejamos testemunhando a fusão galática mais intensa conhecida até o momento”, explicou.
O par de galáxias ADFS-27 está localizado a aproximadamente 12,7 bilhões de anos-luz da Terra na direção da constelação de Dourado. A esta distância, os astrônomos veem o sistema quando o Universo tinha apenas cerca de 1 bilhão de anos.
Os astrônomos detectaram este sistema primeiro com o Observatório Espacial Herschel da ESA. Ele aparecia como um único ponto vermelho no levantamento do céu do hemisfério sul. Estas observações iniciais sugeriram que o objeto aparentemente fraco era de fato extremamente brilhante e extremamente distante.
As observações de acompanhamento com o telescópio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) do ESO confirmaram as interpretações iniciais e prepararam o caminho para as mais detalhadas observações com as antenas do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).
Com maior resolução e sensibilidade, o ALMA mediu com precisão a distância até o objeto e revelou que eram na verdade duas galáxias distintas. Segundo os astrônomos, o emparelhamento de galáxias de outra forma fenomenalmente raras sugere que residem em uma região particularmente densa do Universo naquele período.
As novas observações ALMA também indicam que o sistema ADFS-27 possui aproximadamente 50 vezes a quantidade de gás de formação estelar da Via Láctea.
“Muito deste gás será convertido em novas estrelas muito rapidamente. Nossas observações atuais indicam que estas duas galáxias realmente produzem estrelas a um ritmo vertiginoso, cerca de mil vezes mais depressa que a nossa própria galáxia“, comenta Riechers.
As galáxias – que apareceriam como discos planos e em rotação – estão repletas de estrelas azuis extremamente brilhantes e maciças. No entanto, a maioria desta intensa luz estelar nunca sai das próprias galáxias porque simplesmente têm muita poeira interestelar.
Esta poeira absorve a luz estelar resplandecente, aquecendo até brilhar intensamente no infravermelho. À medida que esta luz viaja as vastas distâncias cósmicas até a Terra, a expansão contínua do Universo desloca a luz, outrora infravermelha, para comprimentos de onda mais longos no milímetro e submilímetro, tudo graças ao efeito Doppler.
O ALMA foi especialmente concebido para detectar e estudar a luz deste tipo, o que permitiu aos astrônomos resolver a fonte de luz em dois objetos distintos. As observações também mostram as estruturas básicas das galáxias, revelando características semelhantes a caudas que foram produzidas durante o seu encontro inicial.
As novas observações também indicam que as duas galáxias estão separadas por mais ou menos 30 mil anos-luz (mais ou menos a distância da Terra até o centro da Via Láctea), movendo-se a várias centenas de quilômetros por segundo em relação uma à outra.
À medida que continuam a interagir gravitacionalmente, cada galáxia acabará abrandando e cair na direção da outra, provavelmente levando a vários outros encontros íntimos antes de se fundirem em uma única galáxia elíptica e massiva. Os astrônomos esperam que este processo demore algumas centenas de milhões de anos.
“Devido à grande distância e à poeira, estas galáxias permaneceram completamente não detectadas em comprimentos de onda visíveis“, realça Riechers.
“Eventualmente, esperamos combinar os requintados dados do ALMA com futuras observações infravermelhas do Telescópio Espacial James Webb da NASA. Estes dois telescópios formarão uma ‘equipe de sonho’, para que os astrônomos possam compreender melhor a natureza deste e de outros sistemas extremos e excepcionalmente raros“.
