Pesquisadores liderados pela Universidade de Chiba, no Japão, anunciaram a detecção direta de gás neutro associado à formação de estrelas em quatro galáxias observadas entre 700 milhões e 800 milhões de anos após o Big Bang. O resultado foi obtido com o uso do radiotelescópio ALMA e descrito em estudo publicado hoje, segunda-feira (15), no The Astrophysical Journal.
A descoberta permite investigar com mais precisão a matéria-prima responsável pelo surgimento de novas estrelas em um período muito remoto da história cósmica. Até agora, a observação direta desse componente permanecia limitada, mesmo com os avanços proporcionados por alguns dos instrumentos astronômicos mais sofisticados da atualidade.
Os cientistas alcançaram esse resultado ao identificar um sinal emitido por átomos de oxigênio neutro, considerado um marcador mais confiável para localizar o gás envolvido nos processos de formação estelar. A estratégia também ajudou a separar diferentes tipos de emissões presentes nessas galáxias distantes.
Observações ampliam entendimento sobre as primeiras galáxias
Compreender como as primeiras galáxias cresceram é um dos desafios centrais da astronomia moderna. Embora telescópios espaciais tenham conseguido registrar estrelas e gases aquecidos em sistemas muito distantes, a identificação direta do gás neutro, que funciona como combustível para o nascimento estelar, continuava sendo um obstáculo para os pesquisadores.
Para superar essa limitação, a equipe concentrou suas observações na chamada linha de emissão [O I] de 145 micrômetros. Diferentemente de outros sinais frequentemente empregados em estudos do universo distante, essa assinatura está associada diretamente ao gás neutro, oferecendo uma visão mais precisa das regiões onde novas estrelas podem surgir.
Os pesquisadores complementaram a investigação com a análise da linha de emissão [N II] de 205 micrômetros, relacionada exclusivamente ao gás ionizado. A comparação entre os dois sinais permitiu distinguir a origem das emissões registradas e reforçou a interpretação de que grande parte do material observado estava concentrada em regiões neutras.
As observações envolveram quatro galáxias consideradas representativas da população de sistemas formadores de estrelas existente nos primeiros capítulos da história do cosmos. Os dados coletados pelo ALMA foram combinados com informações obtidas pelo Telescópio Espacial James Webb, ampliando a capacidade de examinar as propriedades físicas e químicas desses ambientes.
Conforme explicou Yoshinobu Fudamoto, professor assistente da Universidade de Chiba e líder do estudo, o trabalho representa o registro direto mais distante já realizado desse tipo de gás em galáxias comuns do universo inicial.
“Nossos resultados representam a detecção direta mais distante de gás neutro em galáxias típicas de formação estelar até hoje. Essa análise libera o potencial das observações existentes de [C II] como ferramenta para investigar o gás neutro no universo primitivo”, afirmou Yoshinobu Fudamoto, professor assistente da Universidade de Chiba, em declaração divulgada junto ao estudo.
A equipe também utilizou as informações obtidas a partir das emissões de oxigênio e carbono para reconstruir as condições presentes nessas reservas de gás. Os modelos indicaram densidades elevadas, comparáveis às encontradas em galáxias conhecidas por produzir estrelas em ritmo intenso.
Por outro lado, a intensidade do campo de radiação identificada pelos cientistas ficou abaixo daquela normalmente observada nesses sistemas extremamente ativos. Esse cenário sugere que as primeiras galáxias combinavam regiões compactas com grandes concentrações de matéria disponível para a formação estelar.
Segundo Akio K. Inoue, integrante da pesquisa, a metodologia abre uma nova possibilidade para examinar um componente do universo que permaneceu de difícil acesso por décadas.
“Nosso trabalho estabelece a linha de emissão [O I] como uma ferramenta eficaz para estudar um componente de gás difícil de observar no universo primitivo, abrindo uma nova janela para o combustível por trás da formação de estrelas”, declarou Akio K. Inoue, pesquisador do Instituto de Pesquisa em Ciência e Engenharia da Universidade Waseda, conforme comunicado divulgado pelos autores.
Na avaliação dos pesquisadores, a combinação de observatórios como o ALMA e o James Webb deverá ampliar significativamente o conhecimento sobre a evolução das galáxias desde os primeiros momentos após o Big Bang até os dias atuais.
Ao comentar os próximos passos da investigação, Fudamoto informou que a intenção é ampliar o número de galáxias analisadas para construir um panorama mais abrangente sobre a formação e o desenvolvimento dessas estruturas ao longo da história cósmica.
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