Eles estão lá fora; galáxias anãs minúsculas, extremamente fracas e incrivelmente antigas, com tão poucas estrelas que os cientistas as chamam de 'galáxias fantasmas'. O Telescópio Espacial Hubble da NASA capturou imagens de três dessas galáxias pequenas na esperança de desvendar um mistério de 13 bilhões de anos.
Os astrônomos acreditam que essas pequenas galáxias fantasmagóricas, vistas ao lado da Via Láctea, estão entre as galáxias mais antigas, minúsculas e mais puras do Universo. As opiniões do Hubble revelam que suas estrelas compartilham a mesma data de nascimento. As galáxias começaram a formar estrelas há mais de 13 bilhões de anos atrás, mas pararam abruptamente dentro de um bilhão de anos após o nascimento do Universo.
"Essas galáxias são antigas e têm a mesma idade, então você sabe que algo caiu como uma guilhotina e desligou a formação de estrelas ao mesmo tempo nessas galáxias", disse Tom Brown, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial em Baltimore , MD, líder do estudo. "A explicação mais provável é a reionização."
A reionização do universo começou nos primeiros bilhões de anos após o Big Bang. Durante esse tempo, a radiação das primeiras estrelas arrancou elétrons dos átomos de hidrogênio, ionizando o gás hidrogênio. Esse processo também permitiu que o gás hidrogênio se tornasse transparente à luz ultravioleta. Esse mesmo processo também pode ter esmagado a formação de estrelas em galáxias anãs, como as do estudo de Brown. Essas galáxias são primos minúsculos das galáxias anãs que fazem estrelas perto da Via Láctea. E por causa de seu tamanho pequeno, com apenas 2.000 anos-luz de diâmetro, eles não eram grandes o suficiente para se protegerem da luz ultravioleta dura do Universo primitivo, que retirou seu escasso suprimento de gás hidrogênio, deixando-os incapazes de criar novas estrelas.
Os astrônomos propuseram muitas razões para a falta de estrelas nessas galáxias, além da teoria da reioniação. Alguns cientistas acreditavam que eventos internos como supernovas explodiam o gás necessário para criar novas estrelas. Outros sugeriram que as galáxias simplesmente consumiam o suprimento de gás hidrogênio necessário para formar estrelas.
Brown mediu a idade das estrelas observando seu brilho e cores. As populações estelares nessas galáxias fósseis variam de algumas centenas a milhares de estrelas; algumas parecidas com o sol, algumas anãs vermelhas e algumas estrelas vermelhas maiores que o nosso Sol. Quando as evidências mostraram que as estrelas eram realmente antigas, Brown recorreu à ajuda da Advanced Camera for Surveys do Hubble para cavar profundamente dentro de seis galáxias para determinar quando elas nasceram. Até agora, a equipe terminou a análise de dados para três; Hércules, Leão IV e Ursa Maior. As galáxias situam-se entre 330.000 anos-luz e 490.000 anos-luz. Para comparação, Brown comparou as estrelas das galáxias com as encontradas em M92, um aglomerado globular de 13 bilhões de anos localizado a cerca de 26.000 anos-luz da Terra. Ele descobriu que eles são da mesma idade.
"Estes são os fósseis das primeiras galáxias do universo", disse Brown. "Eles não mudaram em bilhões de anos. Essas galáxias são diferentes da maioria das galáxias próximas, que têm longas histórias de formação de estrelas. ”
A descoberta de Brown poderia ajudar a explicar o chamado "problema do satélite desaparecido". Os astrônomos observaram apenas algumas dúzias de galáxias anãs ao redor da Via Láctea, enquanto simulações em computador prevêem que milhares deveriam existir. Mas talvez eles existam. A pesquisa Sloan encontrou mais de uma dúzia de galáxias minúsculas e sedentas de estrelas no bairro da Via Láctea, enquanto examinava apenas uma parte do céu. Os astrônomos pensam que dezenas de galáxias ultra-fracas podem estar ocultas sem serem detectadas, com a possibilidade de milhares de anões ainda menores, praticamente sem estrelas.
As minúsculas galáxias podem ser privadas de estrelas, mas ainda possuem uma abundância de matéria escura, a estrutura sobre a qual as galáxias são construídas. Galáxias anãs normais próximas à Via Láctea contêm dez vezes mais matéria escura que a matéria visível comum. Brown explica que essas minúsculas galáxias agora são ilhas de matéria escura, invisíveis por bilhões de anos até os astrônomos começarem a encontrá-las no Sloan Survey.
Os resultados de Brown aparecem na edição de 1º de julho do Astrophysical Journal Letters.
Legenda da imagem 1: Essas imagens do Hubble mostram a fraca galáxia anã Leo IV, sedenta de estrelas. A imagem à esquerda mostra parte da galáxia, delineada pela caixa retangular branca. A caixa mede 83 anos-luz de largura por 163 anos-luz de comprimento. As poucas estrelas em Leão IV estão perdidas entre estrelas vizinhas e galáxias distantes. Uma imagem em close das galáxias de fundo dentro da caixa é mostrada na imagem do meio. A imagem à direita mostra apenas as estrelas em Leão IV. A galáxia, que contém milhares de estrelas, é composta por estrelas parecidas com o sol, estrelas mais fracas, anãs vermelhas e algumas estrelas gigantes vermelhas mais brilhantes que o sol. Crédito: NASA, ESA e T. Brown (STScI)
Legenda da imagem 2: Essas simulações em computador mostram um enxame de aglomerados de matéria escura em torno da galáxia da Via Láctea. Algumas das concentrações de matéria escura são massivas o suficiente para desencadear a formação de estrelas. Milhares de aglomerados de matéria escura coexistem com a nossa galáxia Via Láctea, mostrada no centro do painel superior. As bolhas verdes no painel do meio são aqueles pedaços de matéria escura maciços o suficiente para obter gás do meio intergalático e desencadear a formação de estrelas em andamento, criando eventualmente galáxias anãs. No painel inferior, as bolhas vermelhas são galáxias anãs ultra-fracas que pararam de formar estrelas há muito tempo. Brown e J. Tumlinson (STScI)
