Como chegam ao fim as fábricas de estrelas do Universo, explicam cientistas

Pesquisadores da USP, em parceria com instituições internacionais, usam o modelo semi-analítico L-Galaxies para explicar a relação entre galáxias empoeiradas com formação estelar e galáxias quiescentes massivas no meio-dia cósmico (Universo tinha entre 1 e 4 bilhões de anos).
O estudo sugere que galáxias poeirentas formadoras de estrelas são grandes “fábricas”, produzindo centenas ou milhares de estrelas por ano, mas grande parte da luz fica ocultada pela poeira.
A teoria aponta que colisões e fusões entre galáxias aceleram explosões de formação estelar e o crescimento de buracos negros supermassivos, levando ao esgotamento do gás e ao fim da formação de novas estrelas.
Nem todas as galáxias poeirentas evoluem para o estado quiescente; o momento da primeira fusão determina se a galáxia amadurece nessa direção.
Os resultados ajudam a entender por que galáxias muito massivas cresceram rápido no início do Universo e fornecem um cenário teórico que pode ser testado com observações futuras, usando ALMA e o Telescópio Espacial James Webb.

Cientistas do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP propõem um elo entre dois tipos de galáxias no meio-dia cósmico, entre 1 e 4 bilhões de anos após o Big Bang. Usam modelos computacionais para explicar como galáxias poeirentas com intensa formação estelar dão origem a galáxias quiescentes massivas.

O estudo, divulgado na revista Astronomy & Astrophysics, aponta que essas galáxias empoeiradas atuam como verdadeiras fábricas de estrelas, mas a poeira oculta grande parte da luz. As fusões com outras galáxias intercalam períodos de explosões estelares com o encerramento da formação de novas estrelas.

O pesquisador Pablo Andrés Araya Araya, autor principal, ressalta que o objetivo é entender a evolução de galáxias entre 1 e 4 bilhões de anos. A tese de doutorado no IAG ajudou a orientar a pesquisa, sob orientação de Laerte Sodré Jr.

Metodologia e dados

Segundo Araya Araya, o modelo semi-analítico L-Galaxies usa parâmetros livres calibrados com observações para reproduzir as duas populações galácticas. O trabalho indica uma forte conexão evolutiva entre elas.

A hipótese central é que uma galáxia passa por rápido crescimento estelar, seguido de fusões violentas que geram novos surtos de formação estelar e o crescimento de buracos negros supermassivos. Esses fatores limitam o gás disponível.

Araya Araya afirma que nem todas as galáxias poeirentas viram quiescentes no meio-dia cósmico; o momento da primeira fusão determina o desfecho evolutivo. O estudo enfatiza a importância de modelos teóricos para comparar com dados observacionais.

Contexto e colaboradores

A pesquisa envolve o grupo do IAG, incluindo Laerte Sodré Jr. e Marcelo Vicentin, além de colaboradores do Flatiron Institute, Universidade de Hertfordshire e Leiden. Também participaram pesquisadores do DAWN e da Technical University of Denmark.

O trabalho destaca que as observações com o ALMA ajudam a estudar galáxias poeirentas, enquanto o JWST contribui para entender as quiescentes massivas. Araya Araya continua pesquisas como pós-doutorando na DTU.