p Dois bilhões de anos após o Big Bang, o Universo ainda era muito jovem. Contudo, milhares de enormes galáxias, rico em estrelas e poeira, já estavam formados. Um estudo internacional, liderado por SISSA — Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, agora explica como isso foi possível. Os cientistas combinaram métodos observacionais e teóricos para identificar os processos físicos por trás de sua evolução e, pela primeira vez, encontraram evidências de um rápido crescimento de poeira devido a uma alta concentração de metais no Universo distante. O estudo, publicado em Astronomia e Astrofísica , oferece uma nova abordagem para investigar a fase evolutiva de objetos massivos. p Desde sua descoberta inicial há 20 anos, galáxias muito distantes e massivas que formam uma quantidade prodigiosa de estrelas jovens - as chamadas galáxias 'empoeiradas' (formadoras de estrelas) - representam um sério desafio para os astrônomos:"Por um lado, eles são difíceis de detectar porque residem em regiões densas do Universo distante e contêm partículas empoeiradas que absorvem a maior parte da luz óptica irradiada por estrelas jovens, "explica Darko Donevski, pós-doutorado na SISSA. "Por outro lado, muitos desses "gigantes" empoeirados foram formados quando o Universo era muito jovem, às vezes até com menos de 1 bilhão de anos, e os cientistas estão se perguntando como uma quantidade tão grande de poeira pode ter sido produzida tão cedo. "

p O estudo desses objetos exóticos agora é possível graças ao Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Este interferômetro de 66 telescópios no deserto de Atacama, no norte do Chile, é capaz de detectar a luz infravermelha que penetra nas nuvens empoeiradas, revelando a presença de estrelas recém-formadas. Contudo, a origem de grande quantidade de poeira no início do tempo cósmico ainda é uma questão em aberto para os astrônomos. “Ao longo de muitos anos, os cientistas pensaram que a produção de poeira cósmica se devia exclusivamente à explosão de supernovas. trabalhos teóricos recentes sugerem que a poeira também pode crescer por meio de colisões de partículas de frio, gás rico em metal que preenche as galáxias, "explica a pesquisadora.

p Uma equipe internacional de pesquisadores de instituições sediadas na Europa, NÓS, Canadá e África do Sul, liderado por Donevski, métodos observacionais e teóricos combinados para estudar 300 distantes, galáxias empoeiradas para desvendar a origem desses 'gigantes'. Em particular, eles inferiram as propriedades físicas dessas galáxias empoeiradas ajustando suas distribuições de energia espectral. "Encontramos uma enorme quantidade de massa de poeira na maioria de nossas galáxias. Nossas estimativas mostraram que as explosões de supernovas não podiam ser responsáveis ​​por tudo isso e uma parte teve que ser produzida por meio de colisões de partículas no ambiente rico em metais gasosos em torno de estrelas massivas, como previamente suposto pelos modelos teóricos ", diz Donevski." Esta é a primeira vez que os dados observacionais apóiam a existência de ambos os mecanismos de produção. "

p Os cientistas também analisaram a proporção de massa de poeira por estrela ao longo do tempo para estudar a eficiência com que as galáxias criam e destroem poeira durante sua evolução. "Isso nos permitiu identificar o ciclo de vida da poeira em duas populações diferentes de galáxias:normal, a chamada 'sequência principal, "galáxias, que estão evoluindo lentamente, e mais extremo, galáxias em rápida evolução, chamado 'starbursts, '"disse Lara Pantoni, Ph.D. estudante na SISSA, que desenvolveu o modelo analítico usado para a interpretação dos dados. O modelo mostra o grande potencial em descrever diferenças nesses dois grupos de galáxias observadas. "Interessantemente, também mostramos que, independentemente da distância, massa estelar ou tamanho, galáxias compactas com 'explosão estelar' sempre têm uma proporção de massa estelar / poeira mais alta do que as galáxias normais. "

p Para avaliar totalmente as descobertas observacionais, a equipe de astrônomos também confrontou seus dados com as simulações de galáxia de última geração. Eles usaram SIMBA, uma nova suíte que simula a formação e evolução de milhões de galáxias desde o início do Universo até os tempos atuais, rastreando todas as suas propriedades físicas, incluindo massa de poeira. "Até agora, os modelos teóricos tiveram problemas em combinar a poeira da galáxia e as propriedades estelares simultaneamente. Contudo, nosso novo pacote de simulação cosmológica, SIMBA, poderia reproduzir a maioria dos dados observados, "explica Desika Narayanan, professor de astronomia na Universidade da Flórida e membro do instituto DAWN em Copenhagen.

p “Nosso estudo mostra que a produção de poeira em 'gigantes' é dominada por um crescimento muito rápido de partículas por meio de suas colisões com o gás. fornece a primeira prova forte de que a formação de poeira ocorre durante a morte de estrelas e no espaço entre essas estrelas massivas, como assumido a partir de estudos teóricos, "conclui Donevski." Além disso, ele oferece uma nova abordagem mista para investigar a evolução de objetos massivos no Universo distante que serão testados com futuros telescópios espaciais, como o Telescópio Espacial James Webb. "