As primeiras galáxias massivas - aquelas que se formaram nos 3 bilhões de anos após o Big Bang - deveriam conter grandes quantidades de gás hidrogênio frio, o combustível necessário para fazer estrelas. Mas os cientistas que observaram o universo primitivo com o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) e o Hubble Space Telescope descobriram algo estranho:meia dúzia de galáxias massivas primitivas que ficaram sem combustível. Os resultados da pesquisa são publicados hoje em Natureza .

Conhecidas como galáxias "apagadas" - ou galáxias que interromperam a formação de estrelas - as seis galáxias de alto redshift que foram selecionadas para observação na pesquisa REQUIEM são inconsistentes com o que os astrônomos esperam do universo primitivo.

"As galáxias mais massivas do universo viveram rápido e furiosamente, criando suas estrelas em um período de tempo incrivelmente curto. Gás, o combustível da formação de estrelas, deve ser abundante nestes primeiros tempos do universo, "disse Kate Whitaker, autor principal do estudo, e professor assistente de astronomia na Universidade de Massachusetts, Amherst. "Originalmente, acreditávamos que essas galáxias extintas pisaram no freio apenas alguns bilhões de anos após o Big Bang. Em nossa nova pesquisa, concluímos que as primeiras galáxias não pisaram realmente no freio, mas sim, eles estavam funcionando no vazio. "

Para entender melhor como as galáxias se formaram e morreram, a equipe os observou usando o Hubble, que revelou detalhes sobre as estrelas que residem nas galáxias. As observações simultâneas com o ALMA revelaram a emissão contínua das galáxias - um traçador de poeira - em comprimentos de onda milimétricos, permitindo à equipe inferir a quantidade de gás nas galáxias. O uso dos dois telescópios é feito por um projeto cuidadoso, já que o objetivo do REQUIEM é usar lentes gravitacionais fortes como um telescópio natural para observar galáxias dormentes com maior resolução espacial. Esse, por sua vez, dá aos cientistas uma visão clara dos acontecimentos internos das galáxias, uma tarefa muitas vezes impossível com aqueles funcionando no vazio.

"Se uma galáxia não está produzindo muitas estrelas novas, ela fica muito fraca muito rápido, então é difícil ou impossível observá-las em detalhes com qualquer telescópio individual. REQUIEM resolve isso estudando galáxias que possuem lentes gravitacionais, o que significa que sua luz é esticada e ampliada à medida que se dobra e se deforma em outras galáxias muito mais perto da Via Láctea, "disse Justin Spilker, um co-autor do novo estudo, e um pós-doutorado NASA Hubble na Universidade do Texas em Austin. "Desta maneira, lente gravitacional, combinado com o poder de resolução e a sensibilidade do Hubble e ALMA, atua como um telescópio natural e faz com que essas galáxias moribundas pareçam maiores e mais brilhantes do que são na realidade, permitindo-nos ver o que está acontecendo e o que não está. "

As novas observações mostraram que a cessação da formação de estrelas nas seis galáxias alvo não foi causada por uma súbita ineficiência na conversão de gás frio em estrelas. Em vez de, foi o resultado do esgotamento ou remoção dos reservatórios de gás nas galáxias. "Ainda não entendemos por que isso acontece, mas as possíveis explicações podem ser que o suprimento de gás primário que abastece a galáxia foi cortado, ou talvez um buraco negro supermassivo esteja injetando energia que mantém o gás na galáxia quente, "disse Christina Williams, astrônomo da Universidade do Arizona e co-autor da pesquisa. "Essencialmente, isso significa que as galáxias são incapazes de reabastecer o tanque de combustível, e assim, incapaz de reiniciar o motor em produção estelar. "

O estudo também representa uma série de inovações importantes na medição das primeiras galáxias massivas, sintetizando informações que guiarão estudos futuros do universo primitivo nos próximos anos. "Estas são as primeiras medições do contínuo de poeira fria de galáxias dormentes distantes, e de fato, as primeiras medições deste tipo fora do universo local, "disse Whitaker, acrescentando que o novo estudo permitiu aos cientistas ver a quantidade de gás que galáxias mortas individuais têm. "Fomos capazes de sondar o combustível da formação de estrelas nessas primeiras galáxias massivas com profundidade suficiente para fazer as primeiras medições da leitura do tanque de gás, dando-nos um ponto de vista criticamente ausente das propriedades do gás frio dessas galáxias. "

Embora a equipe agora saiba que essas galáxias estão vazias e que algo as está impedindo de reabastecer o tanque e de formar novas estrelas, o estudo representa apenas o primeiro de uma série de investigações sobre o que fez as primeiras galáxias massivas irem, ou não. "Ainda temos muito a aprender sobre por que as galáxias mais massivas se formaram tão cedo no universo e por que encerraram sua formação estelar quando tanto gás frio estava disponível para elas, "disse Whitaker." O simples fato de que essas feras massivas do cosmos formaram 100 bilhões de estrelas em cerca de um bilhão de anos e, de repente, interromperam sua formação estelar é um mistério que todos nós adoraríamos resolver, e REQUIEM forneceu a primeira pista. "