Uma 'galáxia fóssil' foi descoberta a 3 bilhões de anos-luz de distância de nós

Essas peculiaridades cósmicas são galáxias que, após uma fase inicial de intensa formação estelar, se desviam de seu caminho evolutivo esperado, explica a CNN. Enquanto outras galáxias se expandem e se fundem, as galáxias fósseis permanecem praticamente inativas. Como cápsulas do tempo celestiais, elas oferecem um vislumbre do universo antigo e permitem que os astrônomos estudem como as galáxias se formam.

A galáxia fóssil recém-descoberta, denominada KiDS J0842+0059, está a cerca de 3 bilhões de anos-luz de distância da Terra, tornando-a a galáxia mais distante e a primeira de seu tipo observada fora do universo local, a região do espaço mais próxima da Terra, que fica a cerca de 1 bilhão de anos-luz de distância. Ela foi descoberta por uma equipe de astrônomos liderada pelo Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF), utilizando imagens de alta resolução do Grande Telescópio Binocular, no Arizona.

“Galáxias relíquias, por puro acaso, não se fundiram com nenhuma outra galáxia, permanecendo mais ou menos intactas por muito tempo”, comenta Crescenzo Tortora, pesquisador do INAF. “Esses objetos são muito raros porque a probabilidade de se fundirem com outra galáxia aumenta naturalmente com o tempo.”

Astrônomos acreditam que as galáxias mais massivas se formam em dois estágios, diz a coautora do estudo Chiara Spiniello, pesquisadora da Universidade de Oxford, no Reino Unido.

“Uma delas é uma explosão inicial de formação estelar, com atividade muito rápida e violenta”, disse ela. “O resultado final é algo muito compacto e pequeno, o progenitor desta relíquia.”

A segunda fase, acrescentou ela, é um longo processo no qual galáxias próximas começam a interagir, fundir-se e devorar umas às outras, causando mudanças drásticas em suas formas, tamanhos e populações estelares. "Definimos uma relíquia como um objeto que pulou quase completamente essa segunda fase, tendo formado pelo menos 75% de sua massa na primeira fase", explicou Spiniello.

Uma característica das galáxias fósseis é que elas são muito antigas, compactas e densas, muito maiores que a nossa própria galáxia, observa a CNN.

“Eles contêm bilhões de estrelas tão massivas quanto o Sol e não formam novas estrelas — basicamente não fazem nada e são os fósseis de um universo muito antigo”, disse Chiara Spiniello. “Eles se formaram quando o universo era muito, muito jovem. E então, por alguma razão que honestamente ainda não entendemos, pararam de interagir. Não se fundiram com outros sistemas. Evoluíram sem impedimentos e permaneceram como estavam.”

Galáxias fósseis são cruciais porque são um elo direto com uma enorme população de galáxias que existiu bilhões de anos atrás, disse Michele Cappellari, professor de astrofísica na Universidade de Oxford, que não participou do estudo. "Como 'fósseis vivos', elas escaparam das fusões e do crescimento caóticos que caracterizam a maioria das outras galáxias massivas. Estudá-las nos permite reconstruir as condições de nascimento do universo e compreender os surtos iniciais de formação estelar", disse ele.

A grande questão, acrescentou, é o que fez com que essas galáxias parassem repentinamente de formar estrelas. "Evidências de observações locais e distantes sugerem que a retroalimentação de buracos negros supermassivos pode ser a causa", disse Cappellari. "Esses buracos negros podem criar ventos poderosos que expelem ou aquecem gás na galáxia, impedindo a formação de novas estrelas. No entanto, esta continua sendo uma área ativa de pesquisa."

Os cientistas identificaram KiDS J0842+0059 pela primeira vez em 2018, usando o Telescópio de Pesquisa VLT (VST) no Observatório do Paranal, no Chile. Essa observação mostrou que a galáxia era povoada por estrelas muito antigas, mas forneceu apenas uma estimativa aproximada de sua massa e tamanho, sendo necessárias observações mais detalhadas para confirmar que se tratava de uma relíquia. O Grande Telescópio Binocular usado para essa confirmação pode produzir imagens muito nítidas devido à sua capacidade de compensar a turbulência atmosférica, que, de outra forma, poderia dificultar a focalização de objetos distantes por telescópios terrestres.

A galáxia fóssil recém-descoberta se junta a um grupo de poucas outras que foram observadas nesse nível de detalhe, a mais primitiva das quais, NGC 1277, foi confirmada pelo Telescópio Espacial Hubble em 2018.

NGC 1277 e KiDS J0842+0059 são muito semelhantes, mas esta última está muito mais distante da Terra. Segundo Spiniello, ela se encaixa quase perfeitamente na definição de galáxia fóssil. "É o que chamamos de relíquia extrema", disse ela, "porque quase todas, ou 99,5%, de suas estrelas se formaram incrivelmente cedo no tempo cósmico, e a galáxia não fez absolutamente nada desde então."

A galáxia fóssil tem estrelas e planetas como a nossa, mas é muito mais densa, acrescentou Spiniello. "Haverá muito mais estrelas em um volume minúsculo, então ela estará muito lotada", explicou ela. "E encontrar sistemas solares como o nosso, com muitos planetas orbitando-a, será muito mais difícil, simplesmente devido à probabilidade de que estrelas companheiras estejam próximas."

Para os observadores, a KiDS J0842+0059 parece ter sido há 3 bilhões de anos, pois é esse o tempo que a luz da galáxia leva para chegar à Terra. Spiniello sugere que a relíquia provavelmente permanecerá assim para sempre, mas os cientistas não têm certeza porque ainda não sabem o que a impede de interagir com outras galáxias.

“Deve haver algo impedindo que eles se unam, mas sem saber o que é, não podemos realmente prever o que acontecerá no futuro”, admite Spiniello.

Identificar galáxias fósseis e confirmar sua natureza é muito difícil, em parte porque são relativamente raras e pequenas em comparação com galáxias normais como a Via Láctea, disse Sébastien Comeron, astrônomo extragaláctico do Instituto de Astrofísica de Canárias, na Espanha. A confirmação da galáxia relíquia distante se deve às estratégias de busca utilizadas para identificar esses objetos e aos instrumentos modernos, disse ele.

“Galáxias relíquias são misteriosas”, acrescentou Comeron. “O fato de várias galáxias hoje serem remanescentes intocados das primeiras grandes galáxias exige uma explicação.”

Os astrônomos não podem afirmar com certeza a raridade dessas relíquias, mas Spiniello estima que, entre todas as galáxias do universo, pode haver "uma em milhões". O projeto INSPIRE, que busca e cataloga galáxias fósseis e levou à descoberta de KiDS J0842+0059, já identificou dezenas de outros candidatos que estão sendo estudados mais a fundo, disse Spiniello.

Novas ferramentas podem tornar essa busca ainda mais eficaz. Spiniello e Tortora estão entusiasmados com o telescópio Euclid, lançado pela Agência Espacial Europeia em 2023 para estudar a matéria escura e a energia escura, que também será útil para observar galáxias fósseis.