Impressão artística do Wolfe Disk, uma enorme galáxia de disco giratório no início, universo empoeirado. A galáxia foi descoberta inicialmente quando o ALMA examinou a luz de um quasar mais distante (canto superior esquerdo). Crédito:NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
Em nosso universo de 13,8 bilhões de anos, a maioria das galáxias, como a nossa Via Láctea, se forma gradualmente, alcançando sua grande massa relativamente tarde. Mas uma nova descoberta feita com o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) de uma enorme galáxia de disco giratório, visto quando o universo tinha apenas dez por cento de sua idade atual, desafia os modelos tradicionais de formação de galáxias. Esta pesquisa aparece em 20 de maio de 2020 na revista Natureza .
Galaxy DLA0817g, apelidado de Disco de Wolfe em homenagem ao falecido astrônomo Arthur M. Wolfe, é a galáxia de disco giratório mais distante já observada. O poder incomparável do ALMA tornou possível ver esta galáxia girando a 170 milhas (272 quilômetros) por segundo, semelhante à nossa Via Láctea.
"Embora estudos anteriores tenham sugerido a existência dessas primeiras galáxias de disco ricas em gás em rotação, graças ao ALMA, agora temos evidências inequívocas de que ocorrem tão cedo quanto 1,5 bilhão de anos após o Big Bang, "disse o autor principal Marcel Neeleman, do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha.
Como o Wolfe Disk se formou?
A descoberta do Wolfe Disk oferece um desafio para muitas simulações de formação de galáxias, que prevêem que galáxias massivas neste ponto da evolução do cosmos cresceram através de muitas fusões de galáxias menores e aglomerados quentes de gás.
"A maioria das galáxias que encontramos no início do universo parecem destroços de trem porque passaram por fusões consistentes e frequentemente 'violentas', "explicou Neeleman." Essas fusões quentes dificultam uma formação bem organizada, discos rotativos frios como os que observamos em nosso universo atual. "
Imagem de rádio ALMA do Wolfe Disk, visto quando o universo tinha apenas dez por cento de sua idade atual. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), M. Neeleman; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
Na maioria dos cenários de formação de galáxias, as galáxias só começam a mostrar um disco bem formado cerca de 6 bilhões de anos após o Big Bang. O fato de os astrônomos terem encontrado tal galáxia de disco quando o universo tinha apenas dez por cento de sua idade atual, indica que outros processos de crescimento devem ter dominado.
"Achamos que o Wolfe Disk cresceu principalmente por meio do acúmulo constante de gás frio, "disse J. Xavier Prochaska, da Universidade da Califórnia, Santa Cruz e coautora do artigo. "Ainda, uma das questões que permanece é como montar uma massa de gás tão grande, mantendo uma relativamente estável, disco giratório. "
Formação de estrelas
A equipe também usou o Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) da National Science Foundation e o Hubble Space Telescope da NASA / ESA para aprender mais sobre a formação de estrelas no Wolfe Disk. Em comprimentos de onda de rádio, O ALMA observou os movimentos da galáxia e a massa de gás atômico e poeira enquanto o VLA mediu a quantidade de massa molecular - o combustível para a formação de estrelas. Na luz ultravioleta, Hubble observou estrelas massivas. "A taxa de formação de estrelas no Disco Wolfe é pelo menos dez vezes maior do que em nossa própria galáxia, "explicou Prochaska." Deve ser uma das galáxias de disco mais produtivas no início do universo. "
O Wolfe Disk visto com ALMA (à direita - em vermelho), VLA (à esquerda - em verde) e o Telescópio Espacial Hubble (ambas as imagens - azul). Na luz do rádio, O ALMA observou os movimentos da galáxia e a massa de gás atômico e poeira e o VLA mediu a quantidade de massa molecular. Na luz ultravioleta, Hubble observou estrelas massivas. A imagem VLA é feita em uma resolução espacial mais baixa do que a imagem ALMA, e, portanto, parece maior e mais pixelizada. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), M. Neeleman; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello; NASA / ESA Hubble
Uma galáxia 'normal'
O Wolfe Disk foi descoberto pela primeira vez pelo ALMA em 2017. Neeleman e sua equipe encontraram a galáxia quando examinaram a luz de um quasar mais distante. A luz do quasar foi absorvida ao passar por um enorme reservatório de gás hidrogênio em torno da galáxia - que é como se revelou. Em vez de procurar por luz direta extremamente brilhante, mas galáxias mais raras, os astrônomos usaram este método de 'absorção' para encontrar mais tênues, e mais galáxias 'normais' no universo primitivo.
"O fato de termos encontrado o Wolfe Disk usando este método, diz-nos que pertence à população normal de galáxias presentes nos primeiros tempos, "disse Neeleman." Quando nossas observações mais recentes com o ALMA mostraram surpreendentemente que ele está girando, percebemos que as primeiras galáxias de disco em rotação não são tão raras quanto pensávamos e que deveria haver muito mais delas por aí. "
"Esta observação resume como nossa compreensão do universo é aprimorada com a sensibilidade avançada que o ALMA traz para a radioastronomia, "disse Joe Pesce, diretor do programa de astronomia da National Science Foundation, que financia o telescópio. "O ALMA nos permite fazer novos, descobertas inesperadas com quase todas as observações. "
