Analisando dados obtidos com o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), pesquisadores descobriram uma galáxia com morfologia espiral apenas 1,4 bilhão de anos após o Big Bang. Esta é a galáxia mais antiga de seu tipo já observada. A descoberta de uma galáxia com uma estrutura espiral em um estágio inicial é uma pista importante para resolver as questões clássicas da astronomia:"Como e quando as galáxias espirais se formaram?"

"Fiquei animado porque nunca tinha visto uma evidência tão clara de um disco em rotação, estrutura em espiral, e estrutura de massa centralizada em uma galáxia distante em qualquer literatura anterior, "diz Takafumi Tsukui, um estudante de pós-graduação na SOKENDAI e o principal autor do artigo de pesquisa publicado na revista Ciência . "A qualidade dos dados do ALMA era tão boa que consegui ver tantos detalhes que pensei que fosse uma galáxia próxima."

A Via Láctea, Onde nos moramos, é uma galáxia espiral. Galáxias espirais são objetos fundamentais no Universo, representando até 70% do número total de galáxias. Contudo, outros estudos mostraram que a proporção de galáxias espirais diminui rapidamente quando olhamos para trás na história do Universo. Então, quando as galáxias espirais foram formadas?

Tsukui e seu supervisor Satoru Iguchi, professor da SOKENDAI e do Observatório Astronômico Nacional do Japão, notou uma galáxia chamada BRI 1335-0417 no ALMA Science Archive. A galáxia existiu 12,4 bilhões de anos atrás e continha uma grande quantidade de poeira, que obscurece a luz das estrelas. Isso torna difícil estudar esta galáxia em detalhes com a luz visível. Por outro lado, ALMA pode detectar emissões de rádio de íons de carbono na galáxia, o que nos permite investigar o que está acontecendo na galáxia.

Os pesquisadores encontraram uma estrutura em espiral que se estende 15, 000 anos-luz do centro da galáxia. Este é um terço do tamanho da Via Láctea. A massa total estimada das estrelas e da matéria interestelar em BRI 1335-0417 é aproximadamente igual à da Via Láctea.

"Como o BRI 1335-0417 é um objeto muito distante, podemos não ser capazes de ver a verdadeira borda da galáxia nesta observação, "comenta Tsukui." Para uma galáxia que existia no início do Universo, BRI 1335-0417 era um gigante. "

Então a questão se torna, como essa estrutura espiral distinta foi formada em apenas 1,4 bilhão de anos após o Big Bang? Os pesquisadores consideraram várias causas possíveis e sugeriram que poderia ser devido a uma interação com uma pequena galáxia. BRI 1335-0417 está ativamente formando estrelas e os pesquisadores descobriram que o gás na parte externa da galáxia é gravitacionalmente instável, que é propício para a formação de estrelas. Esta situação pode ocorrer quando uma grande quantidade de gás é fornecida de fora, possivelmente devido a colisões com galáxias menores.

O destino do BRI 1335-0417 também está envolto em mistério. Acredita-se que galáxias que contêm grandes quantidades de poeira e ativamente produzem estrelas no Universo antigo sejam os ancestrais das galáxias elípticas gigantes no Universo atual. Nesse caso, BRI 1335-0417 muda sua forma de uma galáxia de disco para uma elíptica no futuro. Ou, ao contrário da visão convencional, a galáxia pode permanecer uma galáxia espiral por muito tempo. BRI 1335-0417 desempenhará um papel importante no estudo da evolução da forma da galáxia ao longo da longa história do Universo.

“Nosso Sistema Solar está localizado em um dos braços espirais da Via Láctea, "explica Iguchi." Traçar as raízes da estrutura em espiral nos dará pistas do ambiente em que o Sistema Solar nasceu. Espero que esta pesquisa avance ainda mais nossa compreensão da história da formação de galáxias. "

Os resultados da pesquisa são apresentados em T. Tsukui &S. Iguchi "Morfologia espiral em uma galáxia de disco intensamente formadora de estrelas há mais de 12 bilhões de anos", publicado online pelo jornal Ciência na quinta feira, 20 de maio 2021.