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O universo ainda cria novas galáxias?

É uma pergunta interessante de abordar porque nos permite mergulhar no processo bagunçado, complicado e belo da formação das galáxias.


Notícias

Por Paul Sutter

Traduzido por Marco Centurion


Duas galáxias espirais barradas, conhecidas como NGC 7733 e NGC 7734, estão em processo de fusão. A galáxia inferior tem um nó empoeirado em cima de seu braço superior, marcando um terceiro companheiro galáctico. (Créditos da imagem: ESA/Hubble & NASA, J. Dalcanton, Dark Energy Survey/DOE/FNAL/NOIRLab/NSF/AURA; Agradecimento: L. Shatz)

Costumamos pensar em galáxias como antigas. Nossa própria galáxia, a Via Láctea, formou-se há 13,6 bilhões de anos, e o Telescópio Espacial James Webb nos permitiu espiar algumas das primeiras galáxias no início do universo. Mas será que ainda estão nascendo galáxias hoje? É uma pergunta interessante de abordar porque nos permite mergulhar no processo bagunçado, complicado e belo da formação das galáxias. Vamos explorar as possibilidades.


Primeira resposta: Não.


Galáxias são bastante fáceis de identificar. São grandes coleções de estrelas, gás e matéria escura. Elas são em grande parte distintas umas das outras; uma galáxia típica tem aproximadamente 100.000 anos-luz de diâmetro, enquanto a distância típica entre galáxias é de aproximadamente 1 milhão de anos-luz. Às vezes, galáxias se fundem ou se agrupam dentro de aglomerados, mas com algumas exceções, podemos geralmente separar uma galáxia da outra. São como cidades no campo: a distância entre as cidades é maior do que as próprias cidades, então elas são fáceis de detectar e definir. Às vezes, as cidades se encontram uma ao lado da outra, e às vezes, uma cidade expansiva consome suas vizinhas. Mas, em geral, uma cidade é apenas uma cidade.


Definir o início de uma galáxia, no entanto, é uma questão diferente. As galáxias surgiram no início do universo através de um processo gradual que começou no primeiro segundo do Big Bang. Naquela época, pequenos bolsões de densidade acima da média surgiram e cresceram gradualmente ao longo dos próximos centenas de milhões de anos. Inicialmente, apenas a matéria escura podia penetrar, pois a matéria regular estava ocupada se emaranhando consigo mesma. Mas uma vez que os bolsões de matéria escura cresceram o suficiente, eles atraíram a matéria regular circundante.


Conforme a matéria regular se acumulava, ela se comprimia, se fragmentava e dava luz às primeiras estrelas. Essas protogaláxias seguiram consumindo mais gás, se fundiram com vizinhas e cresceram para se tornar as galáxias totalmente formadas que vemos hoje. Portanto, em muitos sentidos, não surgem novas galáxias hoje. O processo de construí-las, de semeá-las como pequenas diferenças de densidade ou o agrupamento inicial de matéria escura está concluído, um ato que ocorreu no cosmos antigo e nunca mais. Não há mais protogaláxias, nuvens de gás esperando apenas a chance de se comprimir e criar uma nova galáxia, no universo atual. Quando se trata de galáxias, o que vemos é o que temos.


Segunda resposta: sim


Mas essa é apenas uma maneira de definir o início de uma galáxia. Também podemos considerar outro passo crucial: o aparecimento das primeiras estrelas. Voltando à analogia da cidade, há uma diferença entre quando uma cidade é planejada pela primeira vez — seus contornos definidos com marcadores de limite e linhas de levantamento — e quando as primeiras pessoas começam a se mudar.


Se nos concentrarmos apenas na formação de estrelas, vemos que este é um processo contínuo que continua até mesmo no universo moderno. Nos últimos anos, os astrônomos construíram uma compreensão detalhada de uma medida chamada função de massa estelar. Este é um censo demográfico básico que mapeia quantas estrelas estão se acendendo em cada galáxia, ou, de outra forma, quanto de massa está na forma de estrelas dentro de cada galáxia em diferentes épocas do universo.


As estrelas compõem apenas uma pequena porcentagem da massa de uma galáxia; o resto vai para a matéria escura e aglomerados aleatórios de gás. No entanto, as estrelas tornam uma galáxia o que ela é, e são muito mais fáceis de observar do que qualquer outro componente galáctico. Com novos levantamentos que amostraram galáxias em todo o universo, os astrônomos descobriram recentemente que a função de massa estelar está aumentando globalmente. Isso significa que há mais galáxias pequenas, médias e grandes do que havia bilhões de anos atrás.


As novas galáxias pequenas não surgem da emergência de protogaláxias em sementes de matéria escura, na verdade são aglomerados de material já existentes que estão apenas começando a formação de estrelas. As galáxias maiores, por outro lado, são impulsionadas principalmente pela fusão contínua de galáxias menores.


Não durará para sempre!


Portanto, de pelo menos uma maneira importante, novas galáxias continuam a aparecer na cena cósmica à medida que se iluminam com novos ciclos de formação estelar. Elas sempre estiveram lá, rondando por bilhões de anos, mas agora estão apenas se tornando visíveis. Esse processo é viável porque a formação estelar é incrivelmente ineficiente. A maior parte do gás dentro de uma galáxia nunca se transformará em estrelas, e pode prosseguir por períodos muito longos sem usar muito material, e pode levar muito tempo para que uma galáxia comece a se formar em primeiro lugar.


Mas, infelizmente, a festa não durará para sempre. O problema é que não apenas o universo está se expandindo, mas sua expansão está acelerando, um efeito conhecido através da energia escura. Embora os astrônomos ainda não entendam o que impulsiona a energia escura, eles podem observar seus efeitos no resto do universo: está espalhando tudo.


À medida que o universo envelhece, torna-se cada vez mais difícil para o material se agrupar para formar novas galáxias e impulsionar a continuação da formação estelar. Na verdade, o pico da formação estelar ocorreu bilhões de anos atrás. Enquanto novas galáxias continuam se iluminando, a taxa de emergência está diminuindo, com menos e menos novas galáxias aparecendo a cada ano. Ainda temos bastante tempo, as galáxias continuarão formando estrelas por centenas de bilhões de anos, mas devemos aproveitar a festa enquanto durar.


Artigo encontrado em space.com (originalmente publicado em 13/07/2024)

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