p Tão jovem e já tão evoluído:Graças às observações obtidas no Grande Telescópio Binocular, uma equipe internacional de pesquisadores coordenada por Paolo Saracco do Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF, Itália) foi capaz de reconstruir a história evolutiva selvagem de uma galáxia extremamente massiva que existiu 12 bilhões de anos atrás, quando o universo tinha apenas 1,8 bilhão de anos, menos de 13% de sua idade atual. Esta galáxia, apelidado de C1-23152, formado em apenas 500 milhões de anos, um tempo incrivelmente curto para dar origem a uma massa de cerca de 200 bilhões de sóis. Para fazer isso, produziu até 450 estrelas por ano, mais de um por dia, uma taxa de formação de estrelas quase 300 vezes maior do que a taxa atual da Via Láctea. As informações obtidas neste estudo serão fundamentais para modelos de formação de galáxias para objetos que atualmente são difíceis de contabilizar. p As galáxias mais massivas do universo atingem massas várias centenas de bilhões de vezes a do sol, e embora sejam numericamente apenas um terço de todas as galáxias, eles contêm mais de 70% das estrelas do universo. Por esta razão, a velocidade com que essas galáxias se formaram e a dinâmica envolvida estão entre as questões mais debatidas da astrofísica moderna. O modelo atual de formação de galáxias - o chamado modelo hierárquico - prevê que galáxias menores se formaram anteriormente, enquanto sistemas mais massivos se formaram posteriormente, por meio de fusões subsequentes das galáxias menores pré-existentes.

p Por outro lado, algumas das propriedades das galáxias mais massivas observadas no universo local, como a idade de suas populações estelares, sugerem, em vez disso, que eles se formaram em épocas iniciais. Infelizmente, a variedade de fenômenos evolutivos que as galáxias podem sofrer durante suas vidas não permite aos astrônomos definir a forma como se formaram, deixando grandes margens de incerteza. Contudo, uma resposta a essas perguntas pode vir do estudo das propriedades de galáxias massivas no início do universo, o mais próximo possível do momento em que formaram a maior parte de sua massa.

p Dezessete horas de observações espectroscópicas da galáxia elíptica C1-23152 com o Grande Telescópio Binocular (LBT) permitiram que a equipe de Saracco reconstruísse sua história evolutiva em um período em que o universo tinha menos de 13% de sua idade atual. "Os dados mostram que o tempo de formação de C1-23152, isso é, o tempo decorrido entre a formação das primeiras estrelas a partir do gás pré-existente até o momento em que a formação estelar cessou quase completamente, é menos de 500 milhões de anos, "diz Paolo Saracco, pesquisador do INAF de Milão e primeiro autor do artigo publicado em The Astrophysical Journal . "Também, a partir dos dados coletados com LBT, fomos capazes de estabelecer que, neste curto espaço de tempo, correspondendo a menos de quatro centésimos da idade do universo, a galáxia formou uma massa igual a cerca de 200 bilhões de estrelas como o sol, isso é, cerca de 450 sóis por ano. Nossa galáxia, a via Láctea, agora não forma mais do que dois por ano, "acrescenta Danilo Marchesini, professor titular da Tufts University e segundo autor do artigo. Adicionalmente, a grande quantidade de informações coletadas permitiu à equipe quantificar a abundância de elementos químicos mais pesados ​​que o hélio (a chamada metalicidade) pela primeira vez em uma galáxia tão distante:As estrelas desta galáxia têm, surpreendentemente, uma metalicidade superior à do sol, semelhante ao observado nas galáxias mais massivas do universo hoje.

p "Essas observações mostraram que a formação das galáxias mais massivas do universo pode ocorrer de forma extremamente rápida, através de um processo de formação de estrelas extremamente intenso no início do universo, como para C1-23152, "diz Francesco La Barbera, pesquisador do INAF de Nápoles.

p "Entender se o cenário que descreve a formação de C1-23152 é um caso particular ou se, pelo contrário, é o que acontece com a maioria das galáxias mais massivas do universo, é de fundamental importância, uma vez que isso exigiria uma revisão profunda dos modelos de formação de galáxias, "acrescenta Adriana Gargiulo, também pesquisador do INAF de Milão e coautor do estudo.

p A formação de massas estelares tão altas quanto C1-23152 requer altas massas de gás para se converter em estrelas e condições físicas particulares. Um possível cenário hipotetizado pelos pesquisadores é que enormes nuvens de gás primordial, caindo sob o efeito da força gravitacional na mesma região, colidir, desencadeando processos violentos e massivos de formação de estrelas. Do ponto de vista observacional, os precursores das galáxias mais massivas poderiam, portanto, ser galáxias remotas com uma taxa muito alta de formação de estrelas.

p "Para testar nossas hipóteses, as observações que a próxima geração de instrumentações nos permitirá realizar serão decisivas, em particular, o Telescópio Espacial James Webb (JWST), que será lançado em órbita no final de 2021, e o Extremely Large Telescope (ELT), o maior telescópio terrestre já construído, com um espelho principal de 39 metros de diâmetro, que estará operacional em 2026, "conclui Saracco.