Astrônomos conseguiram observar diretamente um dos ingredientes mais importantes para a formação das primeiras estrelas do universo.
Utilizando o radiotelescópio ALMA, uma equipe internacional detectou gás neutro em galáxias que existiam quando o universo tinha apenas entre 700 e 800 milhões de anos de idade.
A descoberta oferece uma nova forma de estudar como as primeiras galáxias cresceram durante os primórdios da história cósmica.
Embora telescópios como o James Webb e o Hubble sejam capazes de observar estrelas e gás aquecido em galáxias distantes, detectar diretamente o gás neutro continua sendo um grande desafio.
Esse material é especialmente importante porque funciona como o principal reservatório de matéria-prima para a formação de novas estrelas.
Sem ele, as galáxias não conseguem crescer.
Para superar essa dificuldade, os pesquisadores utilizaram uma assinatura específica emitida por átomos de oxigênio neutro, conhecida como linha de emissão [OI] de 145 micrômetros.
Essa assinatura funciona como um indicador direto da presença de gás neutro.
A equipe observou quatro galáxias típicas de formação estelar que existiam menos de um bilhão de anos após o Big Bang.
Em todas elas, a emissão foi detectada com sucesso.
Segundo os pesquisadores, esta é a observação mais distante já realizada desse tipo de gás em galáxias normais do universo primordial.
Além das observações feitas pelo ALMA, os cientistas também utilizaram dados obtidos pelo Telescópio Espacial James Webb.
A combinação dos dois observatórios permitiu analisar as propriedades físicas e químicas desses reservatórios de gás com um nível de detalhe nunca alcançado para objetos tão distantes.
Os pesquisadores também investigaram outra assinatura espectral, conhecida como linha [N II], associada ao gás ionizado.
Como esse sinal apareceu muito fraco ou sequer foi detectado, os cientistas concluíram que a maior parte da emissão observada realmente provinha de gás neutro.
Isso fortalece a interpretação dos resultados e ajuda a compreender observações anteriores realizadas com outras linhas espectrais, como a famosa linha [C II].
A análise revelou que essas galáxias possuíam regiões extremamente densas de gás.
As densidades encontradas são comparáveis às observadas em galáxias starburst, sistemas conhecidos por produzir estrelas em ritmo acelerado.
Por outro lado, os campos de radiação presentes nessas galáxias eram moderadamente mais fracos do que os encontrados em starbursts modernas.
O resultado sugere que as primeiras galáxias do universo eram ambientes compactos, ricos em gás e altamente eficientes na formação estelar.
Segundo os pesquisadores, a linha de emissão [OI] passa agora a ser uma ferramenta poderosa para investigar diretamente o combustível que alimentou as primeiras gerações de estrelas.
A equipe pretende ampliar o estudo para uma amostra muito maior de galáxias.
Ao combinar futuras observações do ALMA com dados do James Webb, os cientistas esperam reconstruir de forma cada vez mais detalhada a evolução das galáxias desde o alvorecer cósmico até os dias atuais.
A pesquisa ajuda a responder uma das perguntas mais fundamentais da astronomia: como as primeiras galáxias surgiram e deram origem às estruturas que vemos no universo moderno.
Sobre a Imagem: A galáxia A1689-zD1, observada 700 milhões de anos após o Big Bang (fundo), apresenta a linha [OI] detectada pelo ALMA representada por contornos e um espectro. Esta é uma das quatro galáxias estudadas neste artigo. Créditos da Imagem: Professor Assistente Yoshinobu Fudamoto, Universidade de Chiba, Japão.
Link do Estudo: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae5bad
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