SPT2349-56: um protocluster colossal no Universo primitivo

Ao olharmos 12,4 mil milhões de anos-luz para trás - para uma época em que o Universo tinha apenas 10% da idade actual - astrónomos identificaram uma acumulação gigantesca: 14 galáxias jovens, em intensa formação estelar do tipo starburst, a fundirem-se numa das estruturas mais massivas conhecidas no Universo.

Com recurso a alguns dos telescópios mais potentes actualmente em funcionamento, uma equipa internacional de investigação detectou uma concentração extremamente densa de galáxias quentes e poeirentas, em trajectórias de colisão umas com as outras.

Com o tempo, esta megafusão deverá dar origem a um enxame de galáxias, mantido gravitacionalmente pela matéria escura e, por fim, a convergir até formar uma única galáxia gigantesca.

A esta fase do processo dá-se o nome de protocluster - e trata-se de uma descoberta fora do comum.

"Ter apanhado um enxame massivo de galáxias em plena formação é espectacular por si só", afirmou Scott Chapman, astrofísico na Universidade de Dalhousie e um dos autores de um novo artigo publicado na Nature.

"Mas o facto de isto estar a acontecer tão cedo na história do Universo coloca um desafio formidável à nossa compreensão actual sobre a forma como as estruturas se formam no Universo."

As 14 galáxias em SPT2349-56, registadas pelo ALMA. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF))

O protocluster SPT2349-56 e a taxa extrema de formação estelar

O protocluster, baptizado SPT2349-56, encontra-se a 12,4 mil milhões de anos-luz de distância. É composto por galáxias poeirentas que estão a formar estrelas a um ritmo frenético - até 1 000 vezes mais depressa do que a Via Láctea. Apesar disso, estão comprimidas numa região com apenas três vezes o tamanho da nossa galáxia.

Por si só, a identificação deste protocluster já seria rara, mas há mais um detalhe relevante: é apenas uma de duas descobertas recentes deste tipo.

Num trabalho disponibilizado no arXiv em Setembro passado - e entretanto aceite para publicação no O Jornal Astrofísico - uma equipa de investigadores anunciou ter encontrado também um protocluster com 10 galáxias poeirentas em starburst no Universo primordial. Deram-lhe a alcunha de Núcleo Vermelho Poeirento.

É expectável encontrar todo o tipo de objectos em formação no Universo jovem - estrelas, galáxias, enxames de galáxias -, mas a dimensão e a composição destes protoclusters levantam um quebra-cabeças.

"Acredita-se que a duração de vida dos starbursts poeirentos seja relativamente curta, porque consomem o seu gás a um ritmo extraordinário", explicou o astrofísico Iván Oteo, da Universidade de Edimburgo, autor principal do artigo no arXiv.

"A qualquer momento, em qualquer canto do Universo, estas galáxias costumam estar em minoria. Por isso, encontrar tantos starbursts poeirentos a brilhar ao mesmo tempo desta forma é muito intrigante, e é algo que ainda precisamos de compreender."

Porque é que estes enxames aparecem tão cedo após o Big Bang

De acordo com os modelos actuais do Universo, depois do Big Bang tudo permaneceu escuro durante algum tempo. Só cerca de 1 mil milhões de anos mais tarde o Universo ficou totalmente ionizado e transparente, e começamos a ver o surgimento das primeiras galáxias.

Estes enxames parecem existir cerca de 1,4 mil milhões de anos após o Big Bang. Os modelos de evolução do Universo indicam que, embora tais enxames possam existir, deveriam ter demorado muito mais tempo a evoluir até este ponto.

"Como é que este conjunto de galáxias ficou tão grande tão depressa é um mistério", disse Tim Miller, doutorando na Universidade de Yale e autor principal do artigo na Nature.

"Não foi construído de forma gradual ao longo de milhares de milhões de anos, como os astrónomos poderiam esperar. Esta descoberta oferece uma excelente oportunidade para estudar como as galáxias massivas se juntaram para construir enormes enxames de galáxias."

(ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Miller et al.)

Como o ALMA e o APEX revelaram o protocluster

O SPT2349-56 foi observado pela primeira vez em 2010 como uma ténue mancha de luz registada pelo Telescópio do Pólo Sul, mas o sinal era suficientemente invulgar para justificar observações mais aprofundadas com instrumentos mais poderosos.

Foi então que se recorreu ao Grande Conjunto Milimétrico do Atacama (ALMA) do Observatório Europeu do Sul (ESO) e aos telescópios da Experiência Exploradora do Atacama (APEX), para obter imagens com maior resolução e revelar mais pormenor.

Muitos objectos de épocas tão remotas no Universo são demasiado fracos para serem detectados pelos nossos telescópios; ainda assim, segundo os investigadores, é possível que existam mais protoclusters como este por descobrir.

"Estas descobertas com o ALMA são apenas a ponta do icebergue. Observações adicionais com o telescópio APEX indicam que o número real de galáxias em formação estelar poderá ser provavelmente até três vezes superior", afirmou o astrónomo do ESO Carlos De Breuck.

"Observações em curso com o instrumento MUSE no Telescópio Muito Grande (VLT) do ESO também estão a identificar galáxias adicionais."

O artigo sobre o SPT2349-56 foi publicado na revista Nature, e o artigo sobre o Núcleo Vermelho Poeirento pode ser lido no repositório de pré-publicações arXiv.