Galáxias anãs difusas e solitárias nascem em redemoinhos de matéria escura

Uma equipe de astrônomos investigou um tipo raro de galáxia, as anãs ultra-difusas "apagadas", para determinar onde e como elas se formam. Essas galáxias são pequenas e de baixa densidade, ou seja, possuem poucas estrelas espalhadas por vastas regiões. Além disso, elas têm brilho tênue porque deixaram de produzir novas estrelas. Ao analisar simulações, os cientistas descobriram que elas estão isoladas em áreas vazias do universo.

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Normalmente, as galáxias estão em aglomerados, incluindo a Via Láctea, que fica no Grupo Local de Galáxias. Por sua vez, esse grupo está no Superaglomerado de Virgem, com diâmetro de 200 milhões de anos-luz. Astrônomos cogitam que os superaglomerados se agrupam em hiperaglomerados, o que torna as galáxias em pequenos componentes de estruturas monstruosamente colossais.

Entretanto, algumas galáxias anãs podem vagar fora desses grupos, por alguma razão, provavelmente expulsas por um "chute" gravitacional devido à interação com outras galáxias. Elas podem realizar uma grande trajetória em formato oval e retornar ao aglomerado onde "nasceu", ou apenas vagar para sempre nesses lugares "vazios".

Foi um cenário como este que os pesquisadores encontraram na simulação, enquanto tentavam descobrir a natureza das galáxias ultra-difusas apagadas (UDGs, da sigla em inglês). Acontece que esse isolamento vai contra as previsões dos modelos de como esse tipo de galáxia deveria se formar, então os cientistas usaram as mesmas simulações para desvendar a história por trás desses objetos cósmicos.

Simulações de computador são muito úteis porque usam as leis da física universais e os dados do universo já observado. Todas essas informações permitem retroceder o tempo do universo simulado para ver como ele seria em seus primeiros milhões ou bilhões de anos. Ao fazer isso, a equipe descobriu que a maioria das UDGs eram azuis, ou seja, jovens. Isso significa que ainda haveria uma produção de estrelas por lá.

O que realmente surpreendeu os pesquisadores foi que cerca de 25% das galáxias UDGs na simulação eram vermelhas ou apagadas, o que significa que suas estrelas eram velhas. Isso contraria os modelos cosmológicos, porque as galáxias localizadas no ambiente vazio, distante dos aglomerados, não têm concorrentes para lhes roubar o gás formador de novas estrelas. Então, porque haveria tantas galáxias vermelhas?

Ao retroceder o tempo para ver a origem dessas galáxias, os cientistas descobriram que elas provavelmente se aglutinaram em halos de matéria escura com um momento angular (ângulo e energia de rotação) incomumente alto. Isso significa que o ambiente onde essas galáxias se formaram era mais ou menos parecido com uma máquina de algodão doce. A matéria escura (normalmente considerada como as "organizadoras" de galáxias) girava em alta velocidade.

Por nascer em ambientes extremos como este, em alta rotação, as galáxias anãs foram "esticadas" devido às forças de marés — por isso suas estrelas são separadas por distâncias maiores que o normal. Depois disso, as UDGs evoluíram normalmente em aglomerados, receberam um chute gravitacional que as arremessou para longe. No processo, perderam gás, a matéria prima das estrelas. Por isso elas não apresentam mais formação estelar e se tornaram “apagadas”.

Agora, a equipe espera que os astrônomos possam usar essas descobertas para comparar com o universo real observável e que o estudo seja útil para que cientistas saibam onde procurar e como identificar mais anãs vermelhas isoladas, já que as simulações mostram que elas são mais comuns do que foi até agora observado. O estudo foi publicado na Nature Astronomy.

Fonte: MIT