Três imagens do Telescópio Espacial Spitzer da NASA mostram pares de galáxias à beira de consolidações cósmicas. Embora as galáxias pareçam separadas agora, a gravidade está puxando-os juntos, e logo eles se combinarão para formar novos, galáxias fundidas. Algumas galáxias fundidas experimentarão bilhões de anos de crescimento. Para os outros, Contudo, a fusão dará início a processos que eventualmente interromperão a formação de estrelas, condenando as galáxias a definharem prematuramente.

Apenas alguns por cento das galáxias no universo próximo estão se fundindo, mas as fusões de galáxias eram mais comuns entre 6 bilhões e 10 bilhões de anos atrás, e esses processos moldaram profundamente nossa paisagem galáctica moderna. Por mais de 10 anos, cientistas que trabalham na pesquisa LIRG do Great Observatories All-sky, ou GOALS, têm usado galáxias próximas para estudar os detalhes das fusões de galáxias e usá-las como laboratórios locais para o período anterior da história do universo. A pesquisa se concentrou em 200 objetos próximos, incluindo muitas galáxias em vários estágios de fusão. As imagens acima mostram três desses alvos, imageado por Spitzer.

Nessas imagens, cores diferentes correspondem a diferentes comprimentos de onda de luz infravermelha, que não são visíveis ao olho humano. Azul corresponde a 3,6 mícrons, e o verde corresponde a 4,5 mícrons - ambos fortemente emitidos pelas estrelas. Vermelho corresponde a 8,0 mícrons, um comprimento de onda emitido principalmente pela poeira.

Um dos processos primários que se acredita ser responsável por uma parada repentina na formação de estrelas dentro de uma galáxia mesclada é um buraco negro superalimentado. No centro da maioria das galáxias encontra-se um buraco negro supermassivo - uma besta poderosa milhões a bilhões de vezes mais massiva do que o sol. Durante uma fusão galáctica, gás e poeira são levados para o centro da galáxia, onde ajudam a formar estrelas jovens e também a alimentar o buraco negro central.

Mas essa explosão repentina de atividade pode criar um ambiente instável. Ondas de choque ou ventos poderosos produzidos pelo crescente buraco negro podem varrer a galáxia, ejetando grandes quantidades de gás e interrompendo a formação de estrelas. Fluxos de saída suficientemente poderosos ou repetitivos podem prejudicar a capacidade da galáxia de fazer novas estrelas.

A relação entre fusões, rajadas de formação de estrelas, e a atividade do buraco negro é complexa, e os cientistas ainda estão trabalhando para entendê-lo totalmente. Uma das galáxias recém-fundidas é o assunto de um estudo detalhado com o W.M. Observatório Keck no Havaí, em que GOALS cientistas pesquisaram ondas de choque galácticas impulsionadas pelo núcleo central ativo da galáxia, um objeto extremamente brilhante alimentado por um buraco negro supermassivo alimentando-se de material ao seu redor. A falta de assinaturas de choque sugere que o papel dos núcleos galácticos ativos na formação do crescimento da galáxia durante uma fusão pode não ser simples.

Galáxias em fusão no universo próximo parecem especialmente brilhantes para observatórios infravermelhos como o Spitzer. Os estudos do GOALS também se basearam em observações das galáxias-alvo por outros observatórios baseados no espaço, incluindo os telescópios espaciais Hubble e Chandra da NASA, o satélite Herschel da Agência Espacial Europeia, bem como instalações no terreno, incluindo o Observatório Keck, o Very Large Array da National Science Foundation e o Atacama Large Millimeter Array.