Como as galáxias jovens desordenadas crescem e amadurecem?

Primeiramente, a formação de uma galáxia, na maioria das vezes, tem buracos negros em seus centros que podem produzir uma quantidade enorme de energia, que podemos ver a grandes distâncias. Em alguns casos, o buraco negro central de uma galáxia é supermassivo e ativo, mesmo em galáxias relativamente pequenas. O material que circula o buraco negro pode ser acelerado para fora por seus jatos e assim, dar matéria para a geração de corpos celestes. Outras galáxias podem conter quasares  (os corpos mais energéticos do universo) em seu núcleo.

Galáxias são classificadas por sua forma. Cada tipo tem características diferentes e uma história de evolução diferente e são eles:

Algumas, como a Via Láctea, têm braços em espiral em torno de seu centro. Conhecidas como galáxias espirais, esses grupos constituem a maioria das galáxias que os astrônomos podem ver. O gás e a poeira em uma galáxia espiral circundam o centro a velocidades de centenas de quilômetros por segundo, criando sua forma de cata-vento. Algumas, conhecidas como "espirais em barra", têm uma estrutura em barra no centro, formada por poeira e gás canalizados para o centro. A poeira e o gás nas galáxias espirais estão constantemente alimentando a formação de novas estrelas.

As galáxias elípticas não têm os braços espirais de suas primas mais extravagantes. Sua aparência varia de circular a muito alongada. Galáxias elípticas têm menos poeira do que suas contrapartes espirais e, portanto, o processo de formação de estrelas praticamente está quase estagnado. E a maioria de suas estrelas são mais velhas.

E por fim, Os 3% restantes das galáxias do universo são conhecidas como galáxias irregulares. Elas não são redondas nem possuem braços espirais, e suas formas carecem de definição específica. A gravidade de outras galáxias frequentemente as afetou, alongando-as ou deformando-as. Colisões ou ligações próximas com outras galáxias também podem deformar suas formas.

Mas, como alguns desses tipos de galáxias começam a ser formadas?

Simulação do supercomputador

Usando uma simulação de supercomputador, uma equipe de pesquisa da Universidade de Lund, na Suécia, conseguiu acompanhar o desenvolvimento de uma galáxia ao longo de 13,8 bilhões de anos. O estudo mostra como, devido a colisões frontais interestelares, galáxias jovens e caóticas ao longo do tempo amadurecem em galáxias espirais, como a Via Láctea.

Logo após o Big Bang, 13,8 bilhões de anos atrás, o Universo era um lugar indisciplinado. Galáxias colidiam constantemente. As estrelas se formaram em uma taxa enorme dentro de nuvens de gás gigantescas. No entanto, após alguns bilhões de anos de caos intergaláctico , as indisciplinadas galáxias embrionárias tornaram-se mais estáveis ​​e com o tempo amadureceram em galáxias espirais bem ordenadas. O curso exato desses desenvolvimentos há muito é um mistério para os astrônomos do mundo. No entanto, em um novo estudo publicado nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society, os pesquisadores conseguiram esclarecer o assunto.

“Usando um supercomputador, criamos uma simulação de alta resolução que fornece uma imagem detalhada do desenvolvimento de uma galáxia desde o Big Bang e como galáxias caóticas jovens fazem a transição para espirais bem ordenadas”, diz Oscar Agertz, pesquisador de astronomia da Universidade de Lund.

No estudo, os astrônomos, liderados por Oscar Agertz e Florent Renaud , usam as estrelas da Via Láctea como ponto de partida. As estrelas atuam como cápsulas do tempo que divulgam segredos sobre épocas distantes e o ambiente em que foram formadas. Suas posições, velocidades e quantidades de vários elementos químicos podem, portanto, com o auxílio de simulações de computador, nos ajudar a entender como nossa própria galáxia se formou.

“Nós descobrimos que quando duas grandes galáxias colidem, um novo disco pode ser criado em torno do antigo devido ao enorme fluxo de gás formador de estrelas. Nossa simulação mostra que os discos antigos e novos se fundiram lentamente ao longo de um período de vários bilhões de anos. Isso é algo que não só resultou em uma galáxia espiral estável, mas também em populações de estrelas semelhantes às da Via Láctea ”, diz Florent Renaud, pesquisador de astronomia da Universidade de Lund.

As novas descobertas ajudarão os astrônomos a interpretar os mapeamentos atuais e futuros da Via Láctea. O estudo aponta para uma nova direção para as pesquisas em que o foco principal será a interação entre grandes colisões de galáxias e como os discos das galáxias espirais são formados. A equipe de pesquisa em Lund já iniciou novas simulações de supercomputador em cooperação com a infraestrutura de pesquisa PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe).

“Com o estudo atual e nossas novas simulações em computador vamos gerar muitas informações que nos permitem entender melhor a fascinante vida da Via Láctea desde o início do Universo”, finaliza Oscar Agertz.

Bibliografia:

• Comunicado de emprensa: https://www.lunduniversity.lu.se/article/how-disorderly-young-galaxies-grow-and-mature
• Os tipos de galáxias e suas características: https://www.space.com/15680-galaxies.html
• Blog de artigos semanais na astronomia: http://www.ccvalg.pt/astronomia/
• Artigo: https://arxiv.org/abs/2006.06008