Imagem do Telescópio Espacial Hubble (HST) do ALMA e da NASA / ESA de uma galáxia jovem cercada por um casulo de carbono gasoso. A cor vermelha mostra a distribuição do gás carbônico obtido pela combinação dos dados do ALMA para 18 galáxias. A distribuição estelar fotografada pelo HST é mostrada em azul. O tamanho da imagem é 3,8 segundos de arco x 3,8 segundos de arco, que corresponde a 70, 000 anos-luz x 70, 000 anos-luz à distância de 12,8 bilhões de anos-luz. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA, Fujimoto et al.
Os pesquisadores descobriram nuvens gigantescas de carbono gasoso medindo mais de um raio de 30, 000 anos-luz ao redor de galáxias jovens usando o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Esta é a primeira confirmação de que os átomos de carbono produzidos dentro das estrelas no início do universo se espalharam para além das galáxias. Nenhum estudo teórico previu tais enormes casulos de carbono em torno de galáxias em crescimento, o que levanta questões sobre nossa compreensão atual da evolução cósmica.
"Examinamos o ALMA Science Archive minuciosamente e coletamos todos os dados que contêm sinais de rádio de íons de carbono em galáxias no início do universo, apenas um bilhão de anos após o Big Bang, "diz Seiji Fujimoto, o principal autor do artigo de pesquisa que é astrônomo da Universidade de Copenhagen, e um ex-Ph.D. estudante da Universidade de Tóquio. "Combinando todos os dados, alcançamos uma sensibilidade sem precedentes. Obter um conjunto de dados da mesma qualidade com uma observação levaria 20 vezes mais do que as observações típicas do ALMA, o que é quase impossível de alcançar. "
Elementos pesados como carbono e oxigênio não existiam no universo na época do Big Bang. Eles foram formados posteriormente por fusão nuclear em estrelas. Contudo, ainda não se sabe como esses elementos se espalharam pelo universo. Os astrônomos encontraram elementos pesados dentro de galáxias bebês, mas não além dessas galáxias, devido à sensibilidade limitada de seus telescópios. Esta equipe de pesquisa somou os sinais fracos armazenados no arquivo de dados e ultrapassou os limites.
"As nuvens gasosas de carbono são quase cinco vezes maiores do que a distribuição de estrelas nas galáxias, conforme observado com o Telescópio Espacial Hubble, "explica Masami Ouchi, professor do Observatório Astronômico Nacional do Japão e da Universidade de Tóquio. "Vimos nuvens difusas, mas enormes, flutuando no universo negro como carvão."
Então, como os casulos de carbono foram formados? "Explosões de supernovas no estágio final da vida estelar expelem elementos pesados formados nas estrelas, "diz o professor Rob Ivison, o Diretor de Ciência do Observatório Europeu do Sul. "Jatos energéticos e radiação de buracos negros supermassivos nos centros das galáxias também podem ajudar a transportar carbono para fora das galáxias e, finalmente, para todo o universo. Estamos testemunhando esse processo de difusão contínuo, a poluição ambiental mais antiga do universo. "
Impressão artística de uma jovem galáxia cercada por uma enorme nuvem gasosa. Crédito:NAOJ
A equipe de pesquisa observa que, no momento, os modelos teóricos são incapazes de explicar essas grandes nuvens de carbono em torno de galáxias jovens, provavelmente indicando que algum novo processo físico deve ser incorporado em simulações cosmológicas. "As galáxias jovens parecem ejetar uma quantidade de gás rico em carbono que excede em muito as nossas expectativas, "diz Andrea Ferrara, professor da Scuola Normale Superiore di Pisa.
A equipe agora está usando o ALMA e outros telescópios ao redor do mundo para explorar ainda mais as implicações da descoberta para fluxos galácticos e halos ricos em carbono ao redor das galáxias.
