Para existir, as galáxias precisam de uma dieta constante de gases frios para sofrer o colapso gravitacional. Quanto maior a galáxia, mais gás frio precisa para se aglutinar e crescer.

Grandes galáxias encontradas no início do universo precisavam de muito gás frio - um estoque que totaliza até 100 bilhões de vezes a massa do nosso sol.

Mas de onde essas primeiras galáxias superdimensionadas conseguiram tanto gás frio quando foram cercadas por ambientes mais quentes?

Em um novo estudo, astrônomos liderados pela Universidade de Iowa relatam evidências observacionais diretas de fluxos de gás frio que eles acreditam ter provisionado essas galáxias gigantescas. Eles detectaram gasodutos frios que atravessaram a atmosfera quente no halo de matéria escura de uma galáxia massiva primitiva, fornecendo os materiais para a galáxia formar estrelas.

Cerca de duas décadas atrás, físicos trabalhando com simulações teorizaram que, durante o início do universo, os filamentos cósmicos transportavam gás frio e galáxias embrionárias em forma de nó para um halo de matéria escura, onde tudo se agrupava para formar galáxias massivas. A teoria presumia que os filamentos precisariam ser estreitos e densamente preenchidos com gás frio para evitar serem desprendidos pela atmosfera mais quente ao redor.

Mas a teoria carecia de evidências diretas. Neste estudo, os cientistas estudaram uma região gasosa em torno de uma grande galáxia formada quando o universo tinha cerca de 2.5 bilhões de anos, ou apenas 20% de sua idade atual. A galáxia não foi estudada anteriormente e a equipe levou cinco anos para localizar sua localização e distância exatas (por meio de seu redshift). A equipe precisava de um observatório especialmente equipado, o Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array, porque o ambiente da galáxia alvo é tão empoeirado que só pode ser visto na faixa submilimétrica do espectro eletromagnético.

“É o protótipo, o primeiro caso em que detectamos um riacho em escala de halo que está alimentando uma galáxia muito massiva”, disse Hai Fu, professor associado do Departamento de Física e Astronomia de Iowa, líder do estudo e autor correspondente. “Com base em nossas observações, esses fluxos podem encher o reservatório em cerca de um bilhão de anos, o que é muito mais curto do que a quantidade de tempo disponível para a galáxia na época que estávamos observando.”

Crucialmente, os pesquisadores localizaram dois quasares de fundo que são projetados em distâncias angulares próximas à galáxia alvo, muito parecido com a forma como Júpiter e o movimento de Saturno os aproximaram um do outro quando vistos da Terra durante a Grande Conjunção em dezembro passado. Devido a esta configuração única, a luz dos quasares penetrando no gás halo da galáxia em primeiro plano deixou “impressões digitais” químicas que confirmaram a existência de um estreito fluxo de gás frio.

Essas impressões digitais químicas mostraram que o gás nos riachos tinha uma baixa concentração de elementos pesados ​​como alumínio, carbono, ferro e magnésio. Uma vez que esses elementos são formados quando a estrela ainda está brilhando e são liberados no meio circundante quando a estrela morre, os pesquisadores determinaram que os fluxos de gás frio devem estar fluindo de fora, em vez de serem expulsos da própria galáxia criadora de estrelas.

“Entre as 70,000 galáxias estelares em nossa pesquisa, esta é a única associada a dois quasares que estão próximos o suficiente para sondar o gás halo. Ainda mais, os dois quasares são projetados no mesmo lado da galáxia, de modo que sua luz pode ser bloqueada pelo mesmo fluxo em duas distâncias angulares diferentes. ” Fu disse. “Então, eu me sinto extremamente sortudo que a natureza
nos deu a oportunidade de detectar esta importante artéria que leva ao coração de uma galáxia fenomenal durante sua adolescência. ”

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O estudo, "Um longo fluxo de gás frio pobre em metais ao redor de uma enorme galáxia estelar em Z = 2.67", foi publicado online no Astrophysical Journal 24 de fevereiro

Os co-autores do estudo incluem Rui Xue, que foi pesquisador de pós-doutorado em Iowa e agora é engenheiro de software no National Radio Astronomical Observatory; Jason Prochaska, da Universidade da Califórnia, Santa Cruz; Alan Stockton, da University of Hawaii-Honolulu; Sam Ponnada, que se formou em Iowa em maio passado e é aluno de graduação no California Institute of Technology; Marie Wingyee Lau, da Universidade da Califórnia, Riverside; Asantha Cooray, da Universidade da Califórnia, Irvine; e Desika Narayanan, da Universidade da Flórida.

A US National Science Foundation financiou a pesquisa.

Fonte: https://bioengineer.org/researchers-detect-cold-gas-pipelines-feeding-early-massive-galaxies/