Como uma galáxia se forma? Astrônomos encontram galáxia sem estrelas!

O que define o que é uma galáxia? Geralmente, para os astrônomos, galáxias são estruturas formadas por estrelas, poeira, gás, matéria escura e um buraco negro supermassivo no centro. Como essas estruturas são formadas talvez seja uma das maiores perguntas em aberto na Astronomia.

Essa pergunta traz até uma versão da questão: o que veio primeiro, o ovo ou a galinha? Na versão astronômica temos: o que veio primeiro, o buraco negro supermassivo ou a matéria escura? Isso é uma pergunta que o telescópio JWST tem como sua principal missão responder e já tem mostrado resultados desde 2022.

Astrônomos encontraram uma galáxia que não possui estrelas, apenas gás. Esse tipo de galáxia é chamada de galáxia primordial. É esperado que algumas das primeiras galáxias do Universo tenha se tornado uma nuvem de gás sem estrelas se formando. A descoberta pode dar algum indício de como elas se formaram e como foi a evolução dela.

Galáxias

A definição de uma galáxia geralmente é de um sistema consistindo de estrelas, gás, poeira e matéria escura. Hoje se sabe que a maioria das galáxias possui um buraco negro supermassivo no centro. Buracos negros supermassivos se tornaram uma componente importante para a definição de galáxia.

Há vários tipos de galáxias no Universo que variam de tamanho, formato e massa. As mais conhecidas são as espirais e as elípticas. As espirais possuem braços se enrolando como se fosse uma espiral, a nossa Via Láctea é um exemplo. Já as elípticas lembram nuvens gigantes com um formato lembrando um elipsoide.

Como galáxias se formaram?

Não importa para que lado olhamos no Universo, nós observamos galáxias. Quanto mais longe observamos, mais no início do Universo estamos enxergando visto que é o tempo que a luz emitida levou para chegar até nós. Hoje em dia, é possível observar até quando o Universo tinha algumas centenas de milhões de anos com o JWST.

Curiosamente, nessa época de centenas de milhões de anos é quando estimava que as primeiras galáxias começaram a se formar. Uma das missões principais do telescópio JWST era observar essas primeiras galáxias se formando e responder perguntas sobre: como acontece o processo de formação?

Há diferentes hipóteses de como uma galáxia se forma. Uma delas é que buraco negro supermassivo em um halo de matéria escura atraiu estrelas. Outra é que o halo de matéria escura atraiu estrelas e também o buraco negro supermassivo que foi empurrado para o centro. Ainda é uma pergunta sem resposta.

Evolução de galáxias

Apesar de não sabermos exatamente como a formação aconteceu, temos observações de como essas galáxias evoluíram com o passar do tempo. Inclusive, é possível saber que para o reshift próximo de 2, ocorreu um pico de formação estelar nas galáxias. E observações para redshifts mais baixos, mostram algumas estruturas.

De uma forma geral, dois tipos são populares nesses casos. Um é quando a galáxia para de formar estrelas e ela se torna uma galáxia com um brilho bem fraco. Outro é quando interações gravitacionais como colisões alteram a estrutura da galáxia na evolução. Um terceiro tipo seria uma galáxia que parou de formar estrelas e não possui mais nenhuma.

A galáxia sem estrelas: J0613+52

A busca por essas galáxias sem estrelas, chamadas de galáxias escuras, acontece há anos. Nos últimos anos, galáxias com poucas estrelas foram encontradas mas nenhuma se encaixava na classificação de uma verdadeira galáxia escura. Através de um acidente, o Green Bank Telescope observou a primeira galáxia escura.

O acidente aconteceu porque o Green Bank Telescope estava observando uma região famosa por não ter nenhuma estrutura de interesse. No entanto, foi possível encontrar sinais nos dados recebidos: uma estrutura existia naquela região. O sinal era de que havia uma grande quantidade de hidrogênio neutro.

E o que chamou mais atenção é que aparentemente não há outras galáxias na vizinhança indicando que a J0613+52 está isolada há muito tempo. Isso seria um outro indicativo que estamos observando, de fato, uma galáxia escura e sem estrelas.

O que isso muda na Astronomia?

A galáxia J0613+52 indica um terceiro tipo de destino que galáxias podem ter durante a evolução do Universo. No caso, ela poderia ser uma galáxia bastante antiga que parou de formar estrelas e o gás que estamos observando é o chamado gás primordial.

Entender os destinos que uma galáxia pode ter é fundamental para entender como as galáxias evoluem desde sua formação. E quem sabe responder perguntas sobre a própria formação delas.