Cientistas do ALMA detetam sinais de água numa galáxia muito, muito distante

De acordo com novas observações do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), foi detetada água na galáxia mais massiva do Universo primitivo. Os cientistas que estudavam SPT0311-58 descobriram H2O, juntamente com monóxido de carbono na galáxia, que está localizada a cerca de 12,88 mil milhões de anos-luz da Terra. A deteção destas duas moléculas em abundância sugere que o Universo molecular já era “forte” pouco depois dos elementos terem sido forjados nas estrelas primitivas. A nova investigação compreende o estudo mais detalhado, até ao momento, do conteúdo de gás molecular de uma galáxia no início do Universo e a deteção mais distante de H2O numa galáxia normal com formação estelar. A investigação foi publicada na revista The Astrophysical Journal.

SPT0311-58, situada na Época da Reionização, é na verdade composta por duas galáxias e foi vista pela primeira vez pelo ALMA em 2017. Esta época situa-se numa altura em que o Universo tinha apenas 780 milhões de anos – cerca de 5% da sua idade atual – e em que as primeiras estrelas e galáxias estavam a nascer. Os cientistas pensam que as duas galáxias podem estar a fundir-se e que a sua intensa formação estelar não só consome gás, o combustível da formação estelar, mas que também poderá eventualmente evoluir o par para galáxias elípticas massivas como aquelas vistas no Universo Local.

“Usando observações ALMA de alta resolução do gás molecular no par de galáxias conhecidas coletivamente como SPT0311-58, detetámos moléculas de água e de monóxido de carbono na maior das duas galáxias. O oxigénio e o carbono, em particular, são elementos de primeira geração e, nas formas moleculares do monóxido de carbono e da água, são essenciais para a vida como a conhecemos,” disse Sreevani Jarugula, astrónoma da Universidade de Illinois e investigadora principal da nova investigação. “Esta galáxia é a galáxia mais massiva atualmente conhecida com um alto desvio para o vermelho, ou numa época em que o Universo era ainda muito jovem. Tem mais gás e poeira em comparação com outras galáxias no Universo primitivo, o que nos dá muitas potenciais oportunidades para observar moléculas abundantes e para melhor entender como estes elementos criadores da vida impactaram o desenvolvimento do Universo inicial.”

A água, em particular, é a terceira molécula mais abundante no Universo depois do hidrogénio molecular e do monóxido de carbono. Estudos anteriores de galáxias no Universo local e no Universo primitivo correlacionaram a emissão de água e a emissão infravermelha da poeira. “A poeira absorve a radiação ultravioleta das estrelas na galáxia e reemite-a na forma de fotões infravermelhos,” disse Jarugula. “Isto excita ainda mais as moléculas de água, dando origem à emissão de água que os cientistas conseguem observar. Neste caso, ajudou-nos a detetar a emissão de água nesta enorme galáxia. Esta correlação podia ser usada para desenvolver a água como um rastreador da formação estelar, que podia então ser aplicado às galáxias numa escala cosmológica.”

O estudo das primeiras galáxias formadas no Universo ajuda os cientistas a entender melhor o nascimento, crescimento e evolução do Universo e de tudo nele, incluindo o Sistema Solar e a Terra. “As primeiras galáxias estão a formar estrelas a um ritmo milhares de vezes maior do que o da Via Láctea”, disse Jarugula. “O estudo do conteúdo de gás e poeira destas primeiras galáxias informa-nos sobre as suas propriedades, como quantas estrelas estão a ser formadas, o ritmo a que o gás é convertido em estrelas, como as galáxias interagem umas com as outras e com o meio interestelar, e muito mais.”

De acordo como Jarugula, ainda há muito para aprender sobre SPT0311-58 e sobre as galáxias do Universo primitivo. “Este estudo não só fornece respostas sobre onde e a que distância a água pode existir no Universo, mas também deu origem a uma grande questão: como é que tanto gás e poeira se juntaram para formar estrelas e galáxias tão cedo no Universo? A resposta requer um estudo mais aprofundado destas e de outras galáxias formadoras de estrelas semelhantes a fim de obter uma melhor compreensão da formação e evolução estrutural do Universo primitivo.”

“Este resultado empolgante, que mostra o poder do ALMA, contribui para uma coleção crescente de observações do início do Universo,” disse Joe Pesce, astrofísico e Diretor do Programa ALMA da NSF (National Science Foundation). “Estas moléculas, importantes para a vida na Terra, estão a formar-se assim que podem, e a sua observação está a dar-nos uma visão sobre os processos fundamentais de um universo muito diferente do de hoje.”

// Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
// NRAO (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

Formação e evolução galáctica:
Wikipedia

Universo:
A expansão acelerada do Universo (Wikipedia)
Universo (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Época da Reionização (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)

ALMA:
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ALMA (ESO)
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ESO:
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