As galáxias gigantes morrem de dentro para fora

Observações do VLT e do Hubble mostram que a formação estelar “desliga-se” primeiro nos centros das galáxias elípticas

A formação estelar em galáxias que estão agora “mortas” desligou-se há bilhões de anos atrás. O Very Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA revelaram que três bilhões de anos após o Big Bang, estas galáxias ainda formavam estrelas nas suas periferias, mas isso já não acontecia nos seus interiores. O desligar da formação estelar parece ter-se iniciado nos núcleos das galáxias, espalhando-se depois para as regiões mais externas. Este diagrama ilustra este processo. Galáxias do Universo primordial situam-se à esquerda no diagrama. As regiões azuis são onde a formação estelar se encontra ativa e as regiões vermelhas mostram as regiões “mortas” das galáxias, ou seja, onde existem apenas estrelas velhas vermelhas e não se formam já estrelas jovens azuis. As galáxias esferoidais que resultam do processo e se encontram no Universo atual estão do lado direito do diagrama. Crédito:ESO

Astrônomos mostraram pela primeira vez como é que a formação estelar em galáxias “mortas” se desligou há bilhões de anos atrás. O Very Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA revelaram que três bilhões de anos após o Big Bang, estas galáxias ainda formavam estrelas nas suas periferias, mas isso já não acontecia nos seus interiores. O desligar da formação estelar parece ter-se iniciado nos núcleos das galáxias, espalhando-se depois para as regiões mais externas. Estes resultados serão publicados a 17 de abril de 2015 na revista Science. Um dos principais mistérios da astrofísica prende-se com o facto de saber como é que as galáxias elípticas massivas adormecidas, bastante comuns no Universo atual, extinguiram as suas antes intensas taxas de formação estelar.

Tais galáxias colossais, muitas vezes também chamadas esferóides devido à sua forma, possuem tipicamente dez vezes mais estrelas nas suas regiões centrais do que as que tem a nossa galáxia, a Via Láctea, e contêm também cerca de dez vezes mais massa. Os astrônomos referem-se a estas galáxias como sendo vermelhas e mortas, uma vez que possuem uma enorme abundância de estrelas vermelhas velhas, mas falta-lhes estrelas azuis jovens, e não mostram sinais de formação estelar recente. As idades estimadas das estrelas vermelhas sugerem que as suas galáxias hospedeiras deixaram de formar novas estrelas há cerca de dez bilhões de anos atrás.

Este desligar da formação estelar começou logo após o pico de formação estelar no Universo, quando muitas galáxias ainda estavam formando estrelas a uma taxa cerca de vinte vezes maior do que atualmente. “Estas galáxias esferóides muito massivas contêm cerca de metade de todas as estrelas que o Universo produziu durante toda a sua vida”, disse Sandro Tacchella do ETH Zurich na Suíça, autor principal do artigo que descreve estes resultados. “Não podemos dizer que compreendemos como é que o Universo evoluiu e se tornou no que hoje é, se não compreendermos primeiro como é que estas galáxias evoluíram”.

A galáxia elíptica IC 2006

Esta imagem obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra a galáxia elíptica conhecida como IC 2006. As galáxias elípticas massivas são bastante comuns no Universo atual, mas como é que estas galáxias “desligaram” as suas taxas de formação estelar, que eram bastante elevadas no passado, permanece um mistério da astrofísica. Agora o Very Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA revelaram que três bilhões de anos após o Big Bang, estas galáxias ainda formavam estrelas nas suas periferias, mas isso já não acontecia nos seus interiores. O desligar da formação estelar parece ter-se iniciado nos núcleos das galáxias, espalhando-se depois para as regiões mais externas. Crédito:ESA/Hubble & NASA

Tacchella e colegas observaram um total de 22 galáxias de massas diferentes, numa época que corresponde a cerca de três bilhões de anos depois do Big Bang . O instrumento SINFONI montado no Very Large Telescope do ESO (VLT) coletou radiação desta amostra de galáxias, mostrando de modo preciso onde é que se encontravam as estrelas recém formadas. O SINFONI pode fazer estas medições detalhadas de galáxias distantes graças ao seu sistema de ótica adaptativa, que consegue cancelar a maior parte dos efeitos de distorção da atmosfera terrestre.

Os pesquisadores apontaram também o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA à mesma amostra de galáxias, tirando partido da posição do telescópio no espaço, acima da atmosfera do nosso planeta.  câmara WFC3 do Hubble obteve imagens no infravermelho próximo, revelando a distribuição espacial das estrelas mais velhas nestas galáxias. “O que é extraordinário é que o sistema de ótica adaptativa do SINFONI pode contrabalançar em grande parte os efeitos atmosféricos e nos dizer onde é que as novas estrelas estão nascendo, fazendo-o com a mesma precisão com que o Hubble nos dá a distribuição de massas estelares”, comenta Marcella Carollo, também do ETH Zurich e co-autora do estudo.

De acordo com os novos dados, as galáxias mais massivas da amostra mantiveram uma produção estável de novas estrelas nas suas periferias. Contudo, nos seus centros densamente povoados, a formação estelar já se encontrava desligada nesta época. “Esta interrupção da formação estelar ocorrendo de dentro para fora em galáxias massivas, agora demonstrada, deverá ajudar-nos a compreender os mecanismos subjacentes envolvidos, os quais têm sido extensivamente debatidos desde há muito tempo na comunidade astronômica“, diz Alvio Renzini, do Observatório de Pádua, Instituto Nacional de Astrofísica italiano.

Uma teoria promissora para explicar este fenômeno é que os materiais necessários à formação das estrelas são espalhados por enxurradas de energia liberadas pelo buraco negro supermassivo central da galáxia, à medida que este devora enormes quantidades de matéria. Outra ideia diz que o gás deixa de fluir para o interior da galáxia, deixando-a sem combustível para formar novas estrelas e transformando-a num esferóide vermelho e morto. “Há muitas sugestões teóricas diferentes para explicar os mecanismos físicos que levaram à morte destes esferóides massivos”, diz a co-autora Natascha Förster Schreiber, do Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik em Garching, Alemanha. “Descobrir que a extinção da formação estelar começou nos centros, tendo depois progredido para o exterior da galáxia é um passo muito importante para compreender como é que o Universo se transformou no que hoje é”.