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Galáxia fóssil pode estar entre as mais antigas do Universo

Estrelas de galáxia anã podem ser relíquias do Universo inicial

Krzysztof Ulaczyk/Wikipedia
Uma minúscula galáxia circulando a Via Láctea pode ser um remanescente fóssil do universo primordial, dizem os astrônomos. Um estudo recente descobriu que as estrelas na galáxia chamada Segue 1 contêm menos elementos pesados do que os de qualquer outra galáxia conhecida, o que implica que o objeto pode ter parado de evoluir quase 13 bilhões de anos atrás. Se as informações forem confirmadas, Segue 1 poderia oferecer informações sobre as condições do início do universo e revelar como algumas das primeiras galáxias surgiram.

Segue 1 é muito, muito pequena. Ela parece conter apenas algumas centenas de estrelas, em comparação com algumas centenas de bilhões de estrelas na Via Láctea. Pesquisadores liderados por Anna Frebel, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts coletaram informações detalhadas sobre a composição química de seis das mais brilhantes estrelas da Segue 1 usando o telescópio Magalhães do Observatório de Las Campanas no Chile e do Observatório Keck, no Havaí.

De acordo com artigo aceito para publicação The Astrophysical Journal, as medições revelaram que estas estrelas são constituídas quase inteiramente de hidrogênio e hélio, e contêm apenas pequenas quantidades de elementos mais pesados, como o ferro. Nenhuma outra galáxia estudada tem tão poucos elementos pesados, tornando Segue 1 "a menos evoluída quimicamente entre as galáxias conhecidas . "

Elementos complexos são forjados dentro dos núcleos das estrelas pela fusão nuclear de elementos mais básicos, como os átomos de hidrogênio e hélio. Quando as estrelas explodem em supernovas, são gerados átomos ainda mais pesados. Os elementos são então lançados no espaço para infundir o gás que gera a próxima geração de estrelas, de modo que cada geração sucessiva contém elementos ainda mais pesados, conhecidos como metais. "Segue 1 é tão singularmente pobre em metal que nós suspeitamos que pelo menos algumas estrelas são descendentes diretas das primeiras estrelas que explodiram no Universo ", diz o co-autor Evan Kirby , da Universidade da Califórnia, em Irvine.

As supernovas não se formam de forma igual. Quando as estrelas de grande massa explodem eles formam uma mistura de elementos como magnésio e cálcio, enquanto que explosões de estrelas com pouca massa formam quase exclusivamente ferro.

Frebel e seus colegas mediram o conteúdo de cada um desses elementos particulares em estrelas Segue 1  e descobriram que elas continham os produtos de estrelas massivas, mas muito poucos produtos de estrelas de pouca massa. Como estrelas massivas morrem muito mais jovens do que as de pouca massa, essa evidência revela a rapidez com que ocorreu a formação de estrelas na galáxia anã. " as estrelas de Segue 1 são as únicas que nunca foram enriquecidas por essas estrelas de pouca massa, o que significa que formou estrelas muito rapidamente, num piscar de olhos ", diz Kirby . "Se tivesse formado estrelas por tempo longo o suficiente, deveriam ter sinais que indicassem contribuições de estrelas de pouca massa. "

Os resultados sugerem que Segue 1 passou por um breve momento de formação de estrelas há muito tempo, e depois parou para sempre. "A grande questão é por que parou?", Diz UC Irvine astrofísico James Bullock, que não esteve envolvido no estudo. "Uma galáxia como esta deveria ter sido capaz de fazer mais de um milhão de estrelas, mas isso não aconteceu."

Uma possibilidade é a época da reionização. Quando o universo nasceu estava quente e denso, e todo o gás foi ionizado, ou seja, prótons e elétrons foram isolados e não podiam se unir para formar átomos. Eventualmente, o universo esfriou o suficiente para permitir que os átomos se formassem no gás e as primeiras estrelas nasceram a partir deste material.

Aquelas estrelas emitiram radiação, que energizou o gás ao redor delas voltando a ionizá-lo por volta de 13,2 bilhões anos atrás. Como as estrelas não podem se formar a partir de gás ionizado,  a reionização poderia ter paralisado a formação de estrelas nas galáxias que existiam naquele momento. "Talvez a formação de estrelas em Segue 1 estivesse em formação, mas ocorreu a reionização e impediu a formação de qualquer estrela na galáxia", diz Kirby . "Isso também pode explicar por que a formação de estrelas durou tão pouco tempo."

O caso não está concluído, no entanto. Bullock, um dos principais autores da idéia de reionização, diz que as últimas simulações teóricas de formação de galáxias sugerem que o desligamento causado por reionização pode ser menos brusco do que os cientistas pensavam anteriormente. "Não é óbvio para mim que a reionização, por si só poderia ter feito isso", questiona ele. "Talvez, mas acho que existem outras possibilidades. Talvez alguma peculiaridade tenha levado Segue 1 a ser incrivelmente ineficiente para formar de estrelas em comparação com outras galáxias .

Segue 1 pode ajudar a revelar não apenas o que interrompe a evolução da galáxia, mas também como a evolução se inicia.  Beth Willman, astrônoma de Haverford College, considera o estudo muito interessante e gostaria de saber se galáxias podem se formar pequenas como Segue 1 e permanecer assim ou se tem um tamanho ao se formar e em seguida perdem massa. "É possível que esta anã tenha sido uma galáxia muito maior e perdeu a maior parte de suas estrelas, talvez por interferência de sua vizinha próxima, a Via Láctea. Os níveis extremamente baixos de metal em suas estrelas, no entanto, apóiam a idéia de que Segue 1 se formou do tamanho próximo ao que tem agora porque é improvável que as interferências  tivessem ocorrido para atrair apenas os astros ricos em metais da galáxia , deixando para trás os objetos pobres em metal.

Se não há nenhum impedimento para essas pequenas galáxias se formem, mini-galáxias como Segue 1 podem ocorrer em grande número mas não são detectáveis. Só a proximidade entre a Segue 1 e a Via Láctea permitiu detectar a pequena galáxia. "Pode haver 200 galáxias Segue 1 ao nosso redor", diz Willman .