O ALMA descobre enormes reservatórios de gás turbulento escondidos em galáxias distantes

Primeira detecção de CH+ em galáxias distantes com formação estelar explosiva fornece pistas novas sobre a história de formação estelar do Universo.

Imagem artística de gás a alimentar galáxias distantes com formação estelar explosiva.
Esta imagem artística mostra como é que o gás que cai em galáxias distantes com formação estelar explosiva termina em vastos reservatórios turbulentos de gás frio que se estendem até 30 000 anos-luz para além das regiões centrais.
Créditos: ESO / L. Benassi

O ALMA detectou reservatórios turbulentos de gás frio em torno de galáxias distantes com formação estelar explosiva.

Ao detectar CH+ pela primeira vez no Universo longínquo, este trabalho abre uma nova janela na exploração de uma época crítica de formação estelar.

A presença deste ião lança uma nova luz sobre como é que as galáxias conseguem estender o seu período de formação estelar rápida.

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Imagem ALMA da Pestana Cósmica.
Esta imagem ALMA mostra a Pestana Cósmica, uma galáxia com formação estelar explosiva remota que nos aparece com forma dupla e mais brilhante devido ao efeito de lente gravitacional.
Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / E. Falgarone et al.

Uma equipa liderada por Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure e Observatoire de Paris, França) utilizou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para detectar assinaturas do ião de hidreto de carbono CH+ (metilidínio) em galáxias distantes com formação estelar explosiva. O grupo de investigadores identificou os fortes sinais de CH+ em cinco das seis galáxias estudadas, incluindo a Pestana Cósmica. Este trabalho dá-nos novas informações que ajudam os astrónomos a compreender melhor o crescimento das galáxias e como é que o meio que envolve estes objetos alimenta a formação estelar.

“O CH+ é um ião especial. Precisa de muita energia para se formar e é muito reactivo, o que significa que o seu tempo de vida é muito curto e não pode ser transportado para muito longe. Por isso, o CH+ mostra-nos como é que a energia flui nas galáxias e no seu meio envolvente,” diz Martin Zwaan, astrónomo do ESO, que contribuiu para o artigo científico que descreve os resultados.

Para percebermos como é que o CH+ rastreia a energia podemos fazer uma analogia com estar num barco num oceano tropical durante uma noite escura sem Lua. Quando as condições são apropriadas, o plâncton fluorescente pode iluminar a zona em redor do barco à medida que este avança. A turbulência causada pelo barco a deslizar na água excita o plâncton que emite luz, revelando assim a presença de regiões turbulentas na água escura por baixo de nós. Uma vez que o CH+ se forma exclusivamente em pequenas áreas onde os movimentos turbulentos do gás se dissipam, a sua detecção rastreia essencialmente a energia à escala galáctica.

O CH+ observado revela densas ondas de choque, alimentadas por ventos galácticos rápidos e quentes que têm origem no seio de regiões de formação estelar nas galáxias. Estes ventos fluem ao longo da galáxia e empurram o material para fora desta, no entanto os seus movimentos turbulentos são tais que parte deste material pode ser de novo capturado pela atração gravitacional da própria galáxia. A matéria aglomera-se em enormes reservatórios turbulentos de gás frio de baixa densidade, estendendo-se mais de 30 000 anos-luz a partir da região de formação estelar da galáxia.

“Com o CH+ aprendemos que a energia está armazenada no interior de vastos ventos do tamanho de galáxias e que termina como movimentos turbulentos em reservatórios invisíveis de gás frio que rodeiam a galáxia,” disse Falgarone, autor principal do novo artigo científico. “Os nossos resultados desafiam a teoria de evolução galáctica. Ao darem origem a turbulência nos reservatórios, estes ventos galácticos aumentam a fase de formação estelar explosiva, em vez de a extinguirem.”

A equipa determinou que os ventos galácticos não podem por si próprios alimentar os reservatórios gasosos recentemente descobertos, sugerindo que a massa vem de fusão ou acreção galácticas de correntes de gás escondidas, como previsto pela atual teoria.

“Esta descoberta representa um enorme passo em frente na nossa compreensão de como o fluxo de material é regulado em torno das galáxias com a mais intensa formação estelar explosiva do Universo primordial,” disse o Diretor de Ciência do ESO, Rob Ivison, co-autor do novo artigo. “Este trabalho demonstra bem o que pode ser alcançado quando cientistas de uma variedade de áreas se juntam para explorar as capacidades de um dos mais poderosos telescópios do mundo.”

Fonte (transcrição): ESO

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