James Webb revela fusão galáctica raríssima no Universo primitivo

Astrônomos descobriram um sistema extremamente raro em que pelo menos cinco galáxias do Universo primordial estão em processo de fusão — apenas 800 milhões de anos após o Big Bang. A constatação foi feita a partir de dados dos telescópios espaciais James Webb (JWST, na sigla em inglês) e Hubble.

A fusão de galáxias é um fenômeno-chave na formação do Universo. Normalmente, envolve dois sistemas, mas a fusão recém-identificada, apelidada de “Quinteto do JWST”, contém, pelo menos, cinco galáxias e 17 aglomerados galácticos.

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“Encontrar um sistema com cinco galáxias fisicamente ligadas é excepcionalmente raro, tanto em simulações atuais quanto em observações”, afirmou, em entrevista ao Live Science, Weida Hu, pesquisador de pós-doutorado na Universidade Texas A&M (EUA) e autor principal do estudo.

Segundo ele, “a probabilidade de detectar até mesmo uma fusão múltipla é bastante baixa, o que levanta a possibilidade de termos sido ‘sortudos’ em identificar esse sistema tão cedo”.

As galáxias detectadas são chamadas de galáxias de emissão, por apresentarem assinaturas luminosas intensas de hidrogênio e oxigênio — sinais característicos da formação de novas estrelas.

Observações com dois telescópios; entre eles, o James Webb

• O estudo, publicado em 15 de agosto na Nature Astronomy, combinou observações do Hubble e do James Webb;
• A câmera de infravermelho próximo do Webb (NIRCam, na sigla em inglês) revelou um grande halo de gás em torno do grupo, indicando que as galáxias não são independentes, mas estão conectadas e imersas no mesmo sistema;
• Algumas dessas galáxias já haviam sido detectadas pelo Hubble, mas, de acordo com Hu, “apenas os dados do James Webb nos dizem que as cinco galáxias têm o mesmo redshift e estão interagindo entre si”;
• O redshift é uma medida de distância cósmica, relacionada ao alongamento da luz emitida por objetos distantes conforme o universo se expande.

Raridade cósmica

Segundo Christopher Conselice, professor de astronomia extragaláctica da Universidade de Manchester (Inglaterra), fusões múltiplas no Universo primitivo são extremamente incomuns. “Se olharmos para todas as galáxias, entre 20% e 30% delas estarão em fusão. Mas isso envolve apenas duas galáxias. A fração de sistemas múltiplos será muito, muito menor, certamente inferior a 1%”, afirmou.

Os pesquisadores estimam que as duas principais galáxias do sistema estejam separadas por 43,3 mil anos-luz, enquanto o par mais distante se encontra a 60,7 mil anos-luz de distância. Para comparação, a Via Láctea mede cerca de 100 mil anos-luz de ponta a ponta.

“O fato de as galáxias estarem tão próximas indica que provavelmente vão se fundir”, disse Conselice, ressaltando que ainda há margem para interpretação sobre se alguns objetos poderiam ser parte da mesma galáxia.

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Parente distante

O sistema lembra o famoso Quinteto de Stephan, no universo local, que envolve a fusão de quatro galáxias — enquanto uma quinta apenas aparece na mesma região do céu. Hu destacou a semelhança:

“Um aspecto marcante é a presença de uma ponte de material conectando duas galáxias no Quinteto do Webb — uma característica também vista no Quinteto de Stephan, indicativa de caudas de maré produzidas pela interação galáctica”. A diferença é que, no caso descoberto pelo Webb, a taxa de formação estelar é muito maior.

Ricas em gás, as galáxias do Quinteto do Webb estão formando estrelas a um ritmo intenso e inesperado para aquele período cósmico. O conjunto, que reúne pelo menos cinco galáxias e 17 aglomerados, possui uma massa estelar total equivalente a 10 bilhões de sóis.

Futuro incerto

O estudo sugere que esse sistema poderá evoluir, entre um bilhão e 1,5 bilhão de anos após o Big Bang, em uma galáxia massiva e inativa, que já não forma novas estrelas. Casos assim já foram detectados em outras observações do Webb, levantando questões sobre como algumas galáxias podem “morrer” tão cedo na história do Universo.

Conselice destacou que o destino dessas fusões ainda é uma incógnita: elas podem permanecer como galáxias ativas, mas menos intensas, ou se tornarem sistemas passivos. A presença de buracos negros ativos pode acelerar o processo de extinção da formação estelar.

Se o Quinteto do JWST se transformar em uma galáxia morta, poderá ajudar a explicar como gigantes galácticas quiescentes surgiram tão rapidamente a partir da fusão de sistemas menores e repletos de atividade.

Hu ressaltou que, embora as imagens do NIRCam revelem formas e estruturas detalhadas, ainda faltam dados espectroscópicos que permitam medir propriedades, como metalicidade, movimento, dinâmica e composição do gás. Futuras pesquisas poderão indicar se esse tipo de fusão múltipla é realmente uma raridade prevista pelos modelos atuais ou se aponta para novos processos em ação no Universo primordial.

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