Novas observações com o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) descobriram o nunca antes visto encontro próximo entre duas galáxias incrivelmente brilhantes e espetacularmente massivas no universo inicial. Essas chamadas galáxias estelares hiperluminosas são extremamente raras nesta época da história cósmica - perto da época em que as galáxias se formaram - e podem representar um dos exemplos mais extremos de formação estelar violenta já observada.

Os astrônomos capturaram essas duas galáxias interagindo, conhecido coletivamente como ADFS-27, quando eles começaram o processo gradual de fusão em um único, galáxia elíptica massiva. Um encontro anterior entre os dois ajudou a desencadear suas estonteantes explosões de formação de estrelas. Os astrônomos especulam que essa fusão pode eventualmente formar o núcleo de um aglomerado de galáxias inteiro. Os aglomerados de galáxias estão entre as estruturas mais massivas do universo.

"Encontrar apenas uma galáxia hiperluminosa em explosão de estrelas é notável por si só. Encontrar duas dessas galáxias raras em tal proximidade é verdadeiramente espantoso, "disse Dominik Riechers, um astrônomo da Universidade Cornell em Ithaca, Nova york, e autor principal em um artigo que aparece no Astrophysical Journal . "Considerando sua extrema distância da Terra e a atividade frenética de formação de estrelas dentro de cada uma, é possível que estejamos testemunhando a fusão de galáxias mais intensa conhecida até hoje. "

O par de galáxias ADFS-27 está localizado a aproximadamente 12,7 bilhões de anos-luz da Terra na direção da constelação Dorado. A esta distancia, os astrônomos estão vendo este sistema como ele apareceu quando o universo tinha apenas cerca de um bilhão de anos.

Os astrônomos detectaram este sistema pela primeira vez com o Observatório Espacial Herschel da Agência Espacial Europeia. Ele apareceu como um único ponto vermelho no levantamento do telescópio do céu meridional. Essas observações iniciais sugeriram que o objeto aparentemente tênue era de fato extremamente brilhante e extremamente distante. As observações de acompanhamento com o telescópio Atacama Pathfinder Experiment (APEX) confirmaram essas interpretações iniciais e pavimentaram o caminho para observações mais detalhadas do ALMA.

Com sua maior resolução e maior sensibilidade, O ALMA mediu com precisão a distância até este objeto e revelou que se tratava de duas galáxias distintas. O emparelhamento de galáxias fenomenalmente raras sugere que elas residem em uma região particularmente densa do universo naquele período de sua história, os astrônomos disseram.

As novas observações do ALMA também indicam que o sistema ADFS-27 tem aproximadamente 50 vezes a quantidade de gás formador de estrelas que a Via Láctea. "Muito desse gás será convertido em novas estrelas muito rapidamente, "disse Riechers." Nossas observações atuais indicam que essas duas galáxias estão de fato produzindo estrelas em um ritmo vertiginoso, cerca de mil vezes mais rápido do que a nossa galáxia. "

As galáxias - que pareceriam planas, discos giratórios - estão cheios de estrelas azuis massivas e extremamente brilhantes. A maior parte desta intensa luz das estrelas, Contudo, nunca sai das próprias galáxias; há simplesmente muita poeira interestelar obscurecendo em cada um.

Esta poeira absorve a brilhante luz das estrelas, aquecendo até que brilhe intensamente na luz infravermelha. À medida que esta luz viaja pelas vastas distâncias cósmicas até a Terra, a expansão contínua do universo muda a uma vez a luz infravermelha para comprimentos de onda milimétricos e submilimétricos mais longos, tudo graças ao efeito Doppler.

ALMA foi especialmente concebido para detectar e estudar luz desta natureza, que permitiu aos astrônomos resolver a fonte da luz em dois objetos distintos. As observações também mostram as estruturas básicas das galáxias, revelando características semelhantes a caudas que surgiram durante seu encontro inicial.

As novas observações também indicam que as duas galáxias têm cerca de 30, 000 anos-luz de distância, movendo-se a aproximadamente várias centenas de quilômetros por segundo em relação uns aos outros. À medida que continuam a interagir gravitacionalmente, cada galáxia irá eventualmente desacelerar e cair em direção à outra, provavelmente levando a vários encontros mais próximos antes de se fundir em um enorme, galáxia elíptica. Os astrônomos esperam que esse processo leve algumas centenas de milhões de anos.

"Devido à grande distância e poeira, essas galáxias permanecem completamente não detectadas em comprimentos de onda visíveis, "observou Riechers." Eventualmente, esperamos combinar os requintados dados do ALMA com futuras observações infravermelhas com o telescópio espacial James Webb da NASA. Esses dois telescópios formarão o "time dos sonhos" de um astrônomo para entender melhor a natureza deste e de outros excepcionalmente raros, sistemas extremos. "