As Três Evidências

Existem três evidências que podemos usar para verificar nossas estimativas de como o Universo realmente é, particularmente na extremidade fraca e de baixa massa do espectro galáctico. A primeira tem a ver com a formação de estrelas e como as estrelas se formaram ao longo do tempo cósmico. Quando olhamos para as novas estrelas que estão se formando no Universo, existem dois mecanismos principais pelos quais elas se formam.

1 - Do gás já presente ou sendo atraído para uma galáxia normal, tipicamente espiral.

2 - Da fusão de várias galáxias, normalmente resultando em uma galáxia formadora de estrelas de forma irregular.

No Universo próximo, quase todas as novas estrelas (mais de 90%) vêm do gás dentro de uma galáxia. À medida que olhamos cada vez mais longe, talvez cerca de 2 bilhões de anos após o Big Bang, a formação de estrelas a partir do gás ainda domina, mas as fusões agora representam cerca de 25-50% das novas estrelas formadas. Mas durante os primeiros ~1 bilhão de anos após o Big Bang, as fusões representaram quase todas as novas estrelas que se formaram.

Isso nos diz que, nos estágios iniciais do Universo, essas galáxias inicialmente pequenas e de baixa massa se fundiram com muita frequência, mas isso se tornou menos comum e menos importante para a formação de estrelas no Universo com o passar do tempo. Embora grandes fusões ainda ocorram ocasionalmente, elas não são mais responsáveis ​​pela maior parte da formação estelar do Universo.

A segunda coisa que podemos fazer é olhar ao nosso redor, bem aqui, em nosso próprio Grupo Local. Apenas 20 anos atrás, sabíamos de aproximadamente 50 a 60 galáxias dentro do Grupo Local. (Algumas fontes modernas ainda usam essa estimativa desatualizada.) Dominado por Andrômeda e pela Via Láctea, o Grupo Local também contém a Galáxia do Triângulo como seu terceiro maior membro, seguido pela Grande Nuvem de Magalhães no número 4.

Embora o Grupo Local se estenda apenas por cerca de 4 a 5 milhões de anos-luz de nossa perspectiva dentro da Via Láctea, agora sabemos de algo acima de 110 galáxias dentro de nosso Grupo Local, amplamente reforçada por recentes descobertas de galáxias ultra fracas que, no entanto, consistem em uma população independente de estrelas que se formaram bilhões de anos atrás, mantidas juntas por sua própria influência gravitacional. Muitos delas foram determinadas a possuir grandes quantidades de matéria escura, e a esmagadora maioria delas está extremamente próxima da nossa Via Láctea.

Ainda estamos aprendendo quais coleções de estrelas fazem parte de nossa própria Via Láctea e quais são suas próprias galáxias independentes, mas pode haver até 100 galáxias pequenas e de baixa massa para cada galáxia semelhante à Via Láctea no Universo.

E a terceira coisa que podemos fazer é olhar – próximos e um pouco mais distantes – para os análogos da Via Láctea que podemos ver e tentar medir o número de galáxias pequenas e fracas próximas encontradas em suas proximidades.

Quando fazemos isso, para as galáxias espirais mais próximas e brilhantes de aproximadamente o mesmo tamanho e massa da Via Láctea, descobrimos que existem aproximadamente 30 galáxias satélites mais fracas e menores para aquelas para as quais podemos fazer as medições mais robustas. Quanto mais próxima uma galáxia semelhante à Via Láctea estiver, mais fácil será para nossos instrumentos resolverem populações independentes que pertencem à sua própria galáxia, separadas da galáxia dominante (do tamanho da Via Láctea) com a qual estão gravitacionalmente interligadas.

Mas quanto mais longe olhamos, mais difícil se torna identificar essa galáxia satélite. Os análogos mais distantes da Via Láctea podem ter apenas 10 satélites, com esse número caindo, quando estivermos a algumas centenas de milhões de anos-luz de distância, para apenas 0,6 satélites identificados para os mais distantes, onde esses satélites são identificáveis.

Agora, aqui é onde temos que ter cuidado. O que aprendemos quando juntamos:

* O que sabemos sobre a formação de estruturas em larga escala.

* Com as galáxias formadoras de estrelas mais distantes que já vimos,

* Com as informações do nosso Grupo Local e suas pequenas galáxias.

* Juntamente com as informações das galáxias análogas da Via Láctea, próximas e distantes?

Isso nos diz que os grandes e brilhantes análogos da Via Láctea que vemos por aí são apenas a ponta do proverbial iceberg cósmico. Podemos estar vendo as galáxias maiores e mais brilhantes que contêm o maior número de estrelas e que possuem as taxas mais altas de formação de novas estrelas, mas estamos perdendo as galáxias menores, mais fracas e de menor massa que compõem a esmagadora maioria das galáxias no universo.

Isso nos diz que quanto mais longe olhamos, maior o número das galáxias menores, de menor massa e mais fracas que devemos esperar, mas na verdade estamos vendo ainda menos galáxias pequenas, de baixa massa e fracas que deveria estar presente.

E isso se não confiarmos simplesmente no que nossas observações diretas (do Hubble eXtreme Deep Field, por exemplo) ou o que as simulações nos dizem, mas se usarmos o que observamos sobre galáxias próximas e suas pequenas, fracas e satélites de baixa massa para informar nossas conclusões, descobrimos que “bilhões e bilhões” ou mesmo dois trilhões de galáxias é simplesmente um número muito baixo.

Em vez disso, com base no que vemos em torno de análogos da Via Láctea nas proximidades, deve haver pelo menos 6 trilhões de galáxias contidas no Universo observável, e é plausível que um número mais próximo de ~20 trilhões - com aproximadamente 100 pequenas galáxias satélites para cada Galáxia parecida com a Via Láctea lá fora, ao longo do tempo cósmico – pode ser uma estimativa ainda melhor.

Se houver algo entre 6 e 20 trilhões de galáxias no Universo, você pode se perguntar o que isso significa para o número total de estrelas no Universo. Nossas melhores estimativas resultaram em diminuir esse número também?

A resposta, notavelmente, parece ser “não”. Em uma grande galáxia do tamanho da Via Láctea, existem centenas de bilhões de estrelas hoje, e mesmo nos estágios iniciais do Universo, seus predecessores ainda possuíam centenas de milhões a bilhões de estrelas. As galáxias que estão faltando atualmente, particularmente na extremidade de menor massa, todas não têm mais do que algumas dez mil estrelas cada, com as menores de todas tendo apenas alguns milhares ou talvez apenas algumas centenas de estrelas dentro. Ao todo, ainda existem cerca de 2 sextilhões (2 × 10 ²¹ ) estrelas no Universo; as galáxias adicionais apenas adicionam cerca de 0,01% ao número total de estrelas presentes.

É verdade que existem centenas de bilhões de estrelas dentro da Via Láctea, que é apenas uma galáxia entre trilhões - provavelmente entre 6 e 20 trilhões - neste universo enorme e em expansão.

Mas mesmo que estejamos vendo apenas a ponta do iceberg cósmico com os maiores e mais poderosos observatórios de hoje, estamos realmente capturando a maior parte da atividade estelar que está presente em todo o nosso cosmos. Com o advento do Telescópio Espacial James Webb, poderemos finalmente obter a confirmação observacional dessas galáxias fracas, distantes e primitivas que sabemos que devem estar lá fora. O Universo, não importa como o compreendemos ou como compreendemos erroneamente, não podemos esconder suas verdades quando confrontado com dados superiores.