🔭 Uma surpreendente gêmea da Via Láctea descoberta no Universo bebê
Chamada Alaknanda, esta galáxia distante foi detectada pelo telescópio espacial James Webb. Ela apresenta uma semelhança impressionante com a Via Láctea, com seus dois braços espirais simétricos e um núcleo central brilhante. Sua descoberta, realizada por uma equipe indiana, foi publicada na revista Astronomy & Astrophysics. Os astrônomos ficaram surpresos com sua maturidade estrutural em uma época em que se pensava que as galáxias ainda estavam desordenadas, apenas 1,5 bilhão de anos após o Big Bang.
Imagem da galáxia espiral Alaknanda (inserção) observada nos comprimentos de onda curtos do JWST. Várias galáxias brilhantes do aglomerado em primeiro plano Abell 2744 também são visíveis.
Crédito: © NASA/ESA/CSA, I. Labbe/R. Bezanson/Alyssa Pagan (STScI), Rashi Jain/Yogesh Wadadekar (NCRA-TIFR)
A observação foi facilitada por um efeito de lente gravitacional (veja abaixo) proveniente do aglomerado de galáxias Abell 2744. Este aglomerado, atuando como uma lupa cósmica, amplificou a luz de Alaknanda, permitindo que o JWST capturasse detalhes incomuns. Os pesquisadores usaram até 21 filtros diferentes para analisar sua composição, distância e histórico de formação de estrelas. Esta técnica revelou uma clareza excepcional para um objeto tão antigo.
Alaknanda produz estrelas a um ritmo impressionante, equivalente a sessenta vezes a massa do Sol a cada ano. Esta taxa é cerca de vinte vezes superior à da Via Láctea hoje. Tal atividade indica que o Universo jovem era muito mais produtivo do que se imaginava. Metade das estrelas desta galáxia teriam se formado em apenas duzentos milhões de anos, um intervalo muito curto na escala cósmica.
Esta descoberta questiona as teorias sobre a formação de galáxias. Acreditava-se que estruturas ordenadas como as espirais necessitavam de bilhões de anos para se desenvolver, por meio de processos lentos de acreção de gás e ondas de densidade. Alaknanda mostra que esses mecanismos podem ter operado muito mais rapidamente. Os astrônomos indicam que isso obriga a revisar os quadros teóricos existentes.
À esquerda: imagem de Alaknanda nos filtros ultravioleta. As regiões de formação de estrelas nos braços espirais formam um padrão característico.
À direita: a mesma galáxia vista nos filtros ópticos, onde o disco subjacente é mais visível.
Crédito: © NASA/CSA/ESA, Rashi Jain (NCRA-TIFR)
Para compreender a origem dos braços espirais de Alaknanda, investigações adicionais estão planejadas. Observações espectroscópicas com o JWST ou a rede ALMA poderiam determinar se seu disco gira de maneira ordenada ou mostra sinais de turbulência. Isso ajudaria a identificar se a espiral nasceu de influxos de gás regulares ou de uma interação com uma galáxia vizinha (mais detalhes sobre a formação dos braços espirais no final do artigo).
A presença de Alaknanda no Universo primitivo indica que as condições para a formação de planetas e estrelas podem ter aparecido mais cedo do que o previsto. Enquanto o JWST continua a explorar o cosmos, outras galáxias similares podem ser descobertas, enriquecendo nossa compreensão da evolução cósmica e da rapidez com que as primeiras estruturas organizadas se formaram.
O fenômeno da lente gravitacional
A lente gravitacional é um efeito onde a luz de um objeto distante é curvada pela gravidade de uma massa intermediária, como um aglomerado de galáxias. Este efeito atua como uma lupa natural, ampliando e distorcendo a imagem do objeto em segundo plano. Em astronomia, isso permite observar galáxias muito distantes que de outra forma seriam muito fracas para serem detectadas.
A utilização da lente gravitacional transformou o estudo do Universo primitivo. Ao concentrar a luz, ela oferece detalhes inacessíveis com os telescópios padrão. Por exemplo, no caso de Alaknanda, o aglomerado Abell 2744 dobrou a luminosidade aparente da galáxia, permitindo que o JWST capturasse sua estrutura fina.
Esta ferramenta também é crucial para medir parâmetros como a distância e a massa de objetos cósmicos. Ao analisar a forma como a luz é desviada, os cientistas podem mapear a distribuição da matéria escura no Universo.
A formação dos braços espirais nas galáxias
Os braços espirais das galáxias, como os da Via Láctea, se formam graças a ondas de densidade que percorrem o disco galáctico. Essas ondas são perturbações na distribuição do gás e das estrelas, criando regiões onde a matéria se concentra e desencadeia a formação de estrelas. Este processo dá origem aos padrões característicos que observamos.
Para que uma espiral se desenvolva, o gás deve primeiro se acumular a partir do ambiente externo e se estabilizar em um disco em rotação. Em seguida, interações gravitacionais, sejam internas ou com galáxias companheiras, podem iniciar as ondas de densidade. Estas últimas esculpem gradualmente o disco em braços espirais, um arranjo que geralmente necessita de bilhões de anos para atingir uma forma estável.
No caso de galáxias antigas como Alaknanda, a presença de braços espirais bem definidos indica que esses mecanismos podem ter operado com uma eficiência surpreendente. Isso implica que o Universo jovem dispunha de condições propícias, como influxos de gás frios regulares, permitindo uma evolução acelerada. Compreender esses processos ajuda a explicar como as galáxias puderam atingir uma maturidade estrutural tão rapidamente.