Os astrónomos que utilizaram os telescópios James Webb, Hubble e ALMA fizeram uma descoberta surpreendente: as galáxias do Universo primitivo amadureceram muito mais rapidamente do que o esperado. Estes “adolescentes cósmicos”, que existiram pouco mais de mil milhões de anos após o Big Bang, exibem características que se pensava anteriormente se desenvolverem ao longo de escalas de tempo muito mais longas, levantando questões sobre os modelos estabelecidos de evolução galáctica.
Enriquecimento Químico Rápido
A equipa de investigação observou 18 galáxias a cerca de 12,5 mil milhões de anos-luz de distância. Uma descoberta importante foi que estas galáxias são invulgarmente ricas em elementos pesados – metais como o carbono e o oxigénio – apesar da sua tenra idade. O modelo padrão prevê que os elementos pesados se acumulam gradualmente através de ciclos de vida estelares e explosões de supernovas. No entanto, estas galáxias parecem “quimicamente maduras”, como se tivessem saltado fases de desenvolvimento.
“Foi uma surpresa ver galáxias tão quimicamente maduras”, explica Andreas Faisst, do Caltech. “É como ver crianças de 2 anos agirem como adolescentes. Como é que os metais se formam em menos de mil milhões de anos?” Isto levanta questões fundamentais sobre os processos que governam a produção de metal no universo primitivo e se as simulações atuais refletem com precisão a realidade.
Estruturas inesperadamente maduras
Além da composição química, as galáxias também apresentam estruturas surpreendentemente desenvolvidas. Muitas possuem discos estelares rotativos, semelhantes aos encontrados em galáxias espirais maduras como a nossa Via Láctea. Anteriormente, pensava-se que tais características surgiram muito mais tarde na história galáctica. A presença destas estruturas tão cedo sugere que o Universo pode ter acelerado a formação de galáxias de forma mais eficiente do que se acreditava anteriormente.
Buracos Negros Famintos e Gás Rico em Metal
O rápido crescimento não se limita às próprias galáxias. Os buracos negros supermassivos nos seus centros também estão a acumular matéria a um ritmo elevado, alimentando o seu próprio rápido desenvolvimento. Além disso, o gás que rodeia estas galáxias – o meio circungaláctico – também é enriquecido com metais, estendendo-se por dezenas de milhares de anos-luz. Isto sugere que o enriquecimento de metais não está confinado às próprias galáxias, mas é um fenómeno generalizado no Universo primitivo.
Pesquisas e Implicações Futuras
A equipa de investigação planeia agora comparar estas observações com simulações avançadas de crescimento galáctico e enriquecimento de metais. O objetivo é refinar a nossa compreensão da formação estelar, da produção de poeira e da evolução química do Universo primitivo.
“A combinação de observações e simulações fornece uma sinergia poderosa para compreender os detalhes da formação estelar… O conhecimento destes irá, em última análise, ajudar-nos a compreender a formação das primeiras estrelas e planetas e como a nossa Via Láctea surgiu.”
Estas descobertas destacam que o universo primitivo pode ter sido um ambiente mais dinâmico e em rápida evolução do que se pensava anteriormente. Compreender como as galáxias amadureceram tão rapidamente será crucial para desvendar as origens das estruturas cósmicas e do nosso próprio lar galáctico.
