JWST identifica uma saída de gás no universo primordial que pode desligar galáxias

JWST encontra evidência direta de que saídas violentas podem ajudar a encerrar a formação estelar em galáxias jovens

Astrônomos usando o James Webb Space Telescope e o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array observaram o que parece ser uma poderosa saída de gás escapando de um sistema de galáxias visto apenas 1 bilhão de anos após o Big Bang. O alvo, conhecido como CRISTAL-02, é um sistema em fusão com massa estelar de cerca de 10 bilhões de vezes a do Sol. Segundo os pesquisadores, a saída tem quase o mesmo comprimento do próprio sistema e está se movendo pelo espaço a centenas de milhas por segundo.

A observação é importante porque oferece apoio direto a uma explicação há muito discutida para um dos maiores enigmas levantados pelo Webb: por que algumas galáxias no universo primordial parecem ter crescido rapidamente e depois parado de formar estrelas pouco tempo depois. O novo trabalho, publicado em 10 de junho no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, argumenta que ventos impulsionados por estrelas associados a fusões galácticas podem remover ou perturbar o gás necessário para a formação estelar futura.

Um enigma do primeiro bilhão de anos

O Webb tem mostrado repetidamente que o universo jovem era mais maduro do que muitos pesquisadores esperavam. Dentro do primeiro bilhão de anos após o Big Bang, as galáxias já haviam acumulado massa substancial. De modo igualmente surpreendente, muitas delas também parecem ter se tornado quiescentes, ou seja, sua formação estelar desacelerou drasticamente ou parou por completo, apenas cerca de um bilhão de anos depois.

Essa combinação obrigou os astrônomos a examinar mais de perto os mecanismos que podem mudar rapidamente as galáxias de crescimento acelerado para a inatividade. Ventos galácticos há muito são considerados um candidato. A ideia é simples: se uma galáxia perde gás frio em excesso, ou se esse gás é aquecido, dispersado ou expelido, a matéria-prima para construir novas estrelas desaparece. O que tem sido mais difícil estabelecer é se esses ventos foram fortes o suficiente, e cedo o suficiente, para moldar galáxias no primeiro capítulo da história cósmica.

CRISTAL-02 oferece aos pesquisadores um estudo de caso exatamente nessa época. Como o sistema está sendo observado num momento em que o universo tinha apenas cerca de 1 bilhão de anos, ele fornece uma janela para a transição do crescimento ativo para um possível desligamento no jovem cosmos.

Por que as fusões podem importar

O texto original descreve CRISTAL-02 como uma fusão galáctica nas fases finais de uma colisão entre várias galáxias. Em termos gerais, fusões podem concentrar gás, desencadear intensos surtos de formação estelar e agitar a dinâmica interna de um sistema. Essas mesmas condições também podem produzir forte retroalimentação, incluindo ventos que transportam material para fora.

O que torna o novo resultado notável não é apenas o fato de haver gás fora da galáxia, mas sim que a pluma é ao mesmo tempo grande e rápida. Uma estrutura dessa escala sugere que a saída não é um efeito colateral menor. Em vez disso, ela pode ser uma parte central de como o sistema evolui. Se gás suficiente for removido, a fusão que alimenta brevemente a atividade também pode ajudar a encerrá-la.

Isso ajuda a enquadrar as colisões galácticas de forma menos romântica do que a imagem usual de “uma galáxia maior formada por duas menores”. As fusões ainda constroem estruturas maiores, mas também podem criar as condições que suprimem o crescimento posterior. Nesse sentido, o mesmo processo que monta uma galáxia massiva pode contribuir para torná-la silenciosa.

O que os instrumentos contribuíram

Webb e ALMA são ferramentas complementares para esse tipo de trabalho. O Webb pode sondar o universo distante com sensibilidade excepcional, enquanto o ALMA é especialmente poderoso para estudar gás frio e poeira em comprimentos de onda milimétricos e submilimétricos. Juntos, eles permitem que os astrônomos conectem estrutura galáctica, formação estelar e movimento do gás em sistemas que teriam sido muito mais difíceis de caracterizar há poucos anos.

Essa combinação é cada vez mais importante à medida que os cientistas passam de simplesmente catalogar galáxias primordiais surpreendentes para explicar como elas se formaram e evoluíram. O Webb deixou o problema mais agudo ao encontrar tantos sistemas massivos e aparentemente adormecidos em alto desvio para o vermelho. Estudos de acompanhamento como este são o próximo passo: identificar mecanismos físicos em vez de apenas relatar anomalias.

O que isso pode significar para a evolução das galáxias

A implicação imediata é que ventos impulsionados por estrelas podem plausivelmente desempenhar um papel importante no desligamento de galáxias muito mais cedo na história cósmica do que havia sido firmemente demonstrado antes. Se CRISTAL-02 for representativo de uma população mais ampla, então as saídas violentas associadas a fusões podem ajudar a explicar por que o Webb vê uma mistura diversa de galáxias ativas e quiescentes tão cedo.

A descoberta também sugere que galáxias “mortas” no universo primordial podem não exigir uma única explicação exótica. Em vez disso, pelo menos algumas delas podem resultar de processos de retroalimentação que se tornam especialmente intensos em ambientes impulsionados por fusões. Isso tornaria o desligamento menos uma exceção e mais uma etapa natural do crescimento inicial rápido.

O relatório da Live Science vai um passo além ao observar que tais observações podem oferecer uma prévia de como galáxias grandes eventualmente desaceleram, inclusive no futuro distante de sistemas como a Via Láctea. Essa analogia mais ampla continua interpretativa, mas a observação central é mais concreta: um jovem sistema galáctico em fusão parece estar perdendo gás em uma escala que pode afetar diretamente sua capacidade de continuar formando estrelas.

A questão mais ampla da era Webb

Uma das razões pelas quais esse resultado chamará atenção é que ele se encaixa em um padrão maior na astronomia desde que o Webb começou a operar. Muitas das contribuições mais importantes do telescópio não foram descobertas isoladas, mas testes de estresse em modelos existentes. Observações de galáxias primordiais inesperadamente massivas, buracos negros iniciais e assinaturas químicas maduras têm pressionado os teóricos a refinar quão rapidamente as estruturas se formaram após o Big Bang e quão eficientemente a retroalimentação interna operou.

CRISTAL-02 agora adiciona outro dado a esse esforço de revisão. Ele sugere que o universo primordial não foi apenas um tempo de rápida montagem, mas também de desligamento rápido em alguns sistemas, com processos de retroalimentação capazes de remodelar galáxias em escalas de tempo relativamente curtas.

Observações futuras determinarão quão comuns são essas enormes saídas e se elas bastam, por si só, para produzir a população de galáxias quiescentes que o Webb revelou. Mas, como evidência direta, este é um passo importante: os astrônomos capturaram um sistema galáctico jovem aparentemente expelindo o material de que precisa para sobreviver como fábrica de estrelas.

Este artigo é baseado em reportagem da Live Science. Leia o artigo original.