A galáxia JADES-GS-z7-01-QU, observada pelo JWST, já estava morta quando o Universo tinha 700 milhões de anos

Quando uma galáxia esgota o seu reservatório de gás e poeira, o nascimento de novas estrelas simplesmente para - um processo que costuma levar bilhões de anos.

Ainda assim, existe uma galáxia que parece já ter “morrido” quando o Universo tinha apenas 700 milhões de anos. O que teria acontecido com ela?

Essa é a pergunta que uma equipa internacional de astrónomos quer responder.

"Os primeiros poucos centenas de milhões de anos do Universo foram uma fase muito ativa, com muitas nuvens de gás colapsando para formar novas estrelas", disse Tobias Looser, do Instituto Kavli de Cosmologia da Universidade de Cambridge.

"As galáxias precisam de um fornecimento rico de gás para formar novas estrelas, e o Universo primitivo era como um buffet à vontade."

Uma galáxia jovem já “apagada”: JADES-GS-z7-01-QU

Quando a galáxia JADES-GS-z7-01-QU apareceu numa observação do JWST, ela quase não mostrou sinais de formação estelar em curso. (JADES é a sigla de JWST Advanced Deep Extragalactic Survey, que pode ser entendido como um levantamento extragaláctico profundo avançado com o JWST.)

Segundo os astrónomos, ela está num estado chamado de “quenching” (ou “apagamento”/“supressão” da formação estelar) e a impressão é de que a formação de estrelas começou - e logo foi interrompida.

Compreender por que isso ocorreu numa galáxia tão jovem é um passo relevante para a cosmologia. Por que ela deixou de criar estrelas? E será que os fatores que controlam a formação estelar naquela época eram os mesmos que atuam hoje?

Quando uma galáxia para de formar estrelas

A supressão da formação estelar é um fenómeno que, em geral, os astrónomos não esperam que aconteça tão depressa.

"Só mais tarde no Universo começamos a ver galáxias parando de formar estrelas, seja por causa de um buraco negro ou de outra coisa", disse o Dr. Francesco D'Eugenio, também do Instituto Kavli de Cosmologia e coautor, com Looser, de um artigo recente sobre a JADES-GS-z7-01-QU.

Em condições normais, o nascimento de estrelas se inicia quando nuvens de gás se juntam e se condensam. Regiões ricas em gás - incluindo as próprias galáxias - são ambientes ideais para “berçários” estelares.

Um surto curto e intenso

Os dados do JWST sobre a JADES-GS-z7-01-QU indicam que essa galáxia “bebé” atravessou um período extremamente intenso de formação de estrelas pouco depois de começar a se formar (após a Época da Reionização). Por algo entre 30 a 90 milhões de anos, ela esteve em pleno surto de formação estelar. Então, de forma abrupta, parou.

O facto de ter parado não é exatamente inesperado - embora ainda não exista certeza sobre a causa. O mais evidente é que o gás acabou. Uma possibilidade é que um buraco negro supermassivo no centro tenha “engolido” grande parte do material disponível para a formação estelar. Além disso, ventos e jatos lançados a grande velocidade pelo buraco negro podem ter empurrado uma quantidade considerável desse material para fora da galáxia.

Também há a hipótese de que o próprio ritmo acelerado de formação de estrelas na JADES-GS-z7-01-QU tenha consumido todo o combustível. Para Looser, isso não está fora de questão.

"Tudo parece acontecer mais rápido e de forma mais dramática no Universo primitivo, e isso pode incluir galáxias passando de uma fase de formação estelar para um estado dormente ou apagado", disse ele.

A procura pela resposta

Com os dados atuais do JWST, ainda não dá para afirmar com clareza o que ocorreu com essa pequena galáxia no alvorecer do tempo cósmico. Os astrónomos continuam a analisar o conjunto de informações.

"Não temos certeza se algum desses cenários consegue explicar o que agora vimos com o Webb", disse o Professor Roberto Maiolino, coautor do artigo.

"Até agora, para entender o Universo primitivo, usámos modelos baseados no Universo moderno. Mas agora que conseguimos ver muito mais para trás no tempo e observar que a formação estelar foi suprimida tão rapidamente nessa galáxia, pode ser necessário revisitar modelos baseados no Universo moderno."

Isso implica realizar mais observações com o JWST.

Novas observações do JWST e possíveis cenários

"Estamos procurando outras galáxias como esta no Universo primitivo, o que vai nos ajudar a impor algumas restrições sobre como e por que as galáxias param de formar novas estrelas", disse D'Eugenio.

"Pode ser que galáxias no Universo primitivo 'morram' e depois voltem à vida - vamos precisar de mais observações para entender isso."

Existe ainda mais uma possibilidade que os astrónomos pretendem investigar. A JADES-GS-z7-01-QU parecia inativa no momento em que foi observada pelo JWST, mas a supressão do nascimento de estrelas pode ter sido apenas temporária. Ela talvez tenha sido provocada por ejeções periódicas de material de formação estelar para o meio interestelar (impulsionadas pelo buraco negro no núcleo). Outras galáxias já foram vistas fazendo uma “pausa” na formação de estrelas, embora sejam muito mais massivas do que esta.

É possível, portanto, que a JADES-GS-z7-01-QU tenha reativado a “fábrica” de estrelas mais tarde na sua história. Se isso ocorreu, ela pode ter crescido e se tornado muito mais massiva em épocas cósmicas posteriores.

Essa ideia leva a outra hipótese instigante: talvez outras galáxias “apagadas” também tenham apenas interrompido a produção por um período e, depois, recebido uma grande reposição de gás - possivelmente por meio de colisões com outras galáxias -, formando gerações posteriores de estrelas. Observações futuras com o JWST devem revelar mais objetos desse tipo e permitir que os astrónomos estudem, com maior detalhe, as suas fases de supressão.

Este artigo foi publicado originalmente pela Universe Today. Leia o artigo original.