James Webb detecta vento galáctico que pode interromper formação de estrelas no Universo primitivo

Observações feitas com o Telescópio Espacial James Webb e o radiotelescópio ALMA revelaram um poderoso fluxo de gás escapando de um sistema de galáxias observado quando o Universo tinha cerca de 1 bilhão de anos. Chamado CRISTAL-02, o objeto atravessa uma fase intensa de formação estelar, mas perde matéria em velocidade suficiente para comprometer o nascimento de novas estrelas em um período relativamente curto na escala cósmica.

A descoberta oferece uma explicação possível para um dos principais enigmas revelados pelo James Webb: como algumas galáxias cresceram rapidamente nos primeiros tempos do Universo e, pouco depois, deixaram de produzir estrelas. O estudo mostra diretamente um mecanismo capaz de retirar o combustível dessas estruturas enquanto elas ainda estão em formação.

CRISTAL-02 revela uma fase extrema da evolução galáctica

CRISTAL-02 é um sistema em interação formado por diferentes concentrações de estrelas e gás. Os pesquisadores consideram que ele representa uma etapa avançada de uma colisão entre galáxias, processo capaz de comprimir grandes nuvens de matéria e desencadear um aumento repentino na produção de estrelas.

O sistema possui massa estelar equivalente a aproximadamente 10 bilhões de sóis. Apesar de já ser considerado massivo para sua época, ele foi observado em um momento de rápido crescimento, quando formava novas estrelas em ritmo muito superior ao encontrado em galáxias comuns de massa e idade semelhantes.

Os cálculos indicam uma taxa de formação de aproximadamente 260 massas solares por ano. Isso não significa necessariamente o nascimento de 260 estrelas iguais ao Sol, mas corresponde à quantidade total de matéria transformada anualmente em novas estrelas.

Ao mesmo tempo, porém, CRISTAL-02 libera para o espaço mais gás do que consegue converter em estrelas. Essa perda coloca em risco a continuidade da própria fase de crescimento que tornou o sistema tão ativo.

Vento galáctico remove gás a centenas de quilômetros por segundo

As observações identificaram uma extensa pluma de gás saindo de uma das regiões mais ativas do sistema. A estrutura alcança dimensões comparáveis às da própria galáxia e transporta matéria a velocidades que chegam a aproximadamente 640 quilômetros por segundo.

Os pesquisadores estimam que o fluxo contenha cerca de 1,5 bilhão de massas solares. A quantidade de material expelido anualmente chega a aproximadamente 520 massas solares, o dobro da taxa usada na formação de novas estrelas.

O resultado chama a atenção porque a perda ocorre cerca de 20 vezes mais rapidamente do que em galáxias massivas comuns observadas no mesmo período da história cósmica.

Caso o fluxo continue com a mesma intensidade e o sistema não receba uma nova reserva de gás, CRISTAL-02 poderá perder o material necessário para formar estrelas em menos de 100 milhões de anos. Para uma galáxia, esse intervalo representa uma transformação muito rápida.

Supernovas podem estar alimentando o poderoso fluxo de gás

As evidências indicam que o vento provavelmente é impulsionado pela própria atividade de formação estelar. Quando galáxias interagem, grandes nuvens de gás podem ser comprimidas, provocando o nascimento de muitas estrelas em um curto intervalo.

Entre elas estão estrelas muito massivas, que consomem rapidamente seu combustível e encerram a existência em explosões de supernova. A energia liberada por essas explosões, somada aos ventos emitidos pelas estrelas jovens, pode aquecer e empurrar o gás para fora da galáxia.

A região apontada como origem do fluxo apresenta elevada concentração de estrelas jovens. Os pesquisadores também verificaram que a energia estimada das supernovas é compatível com a potência necessária para produzir o vento observado.

Não foram encontradas evidências de atividade atual de um núcleo galáctico ativo, fenômeno provocado pela alimentação de um buraco negro supermassivo. Mesmo assim, os autores não descartam totalmente que um buraco negro tenha participado do processo em uma fase anterior e depois reduzido sua atividade.

Por que perder gás pode levar uma galáxia à inatividade

As estrelas nascem quando regiões de gás molecular frio se tornam suficientemente densas para entrar em colapso sob a própria gravidade. Uma galáxia que perde esse material deixa de possuir a matéria-prima necessária para produzir novas gerações estelares.

Os ventos galácticos podem interferir nesse processo de diferentes maneiras. Além de lançar matéria para o espaço, eles podem aquecer, agitar e dispersar as nuvens de gás antes que elas consigam se condensar.

Quando a formação de estrelas diminui de forma significativa ou é interrompida, os astrônomos classificam a galáxia como quiescente. A expressão “galáxia morta” também é usada de maneira informal, embora essas estruturas continuem contendo estrelas antigas e outros componentes.

O que desaparece não é a galáxia, mas sua capacidade de renovar a população estelar. Com o passar do tempo, as estrelas existentes envelhecem e a estrutura se torna menos ativa.

James Webb e ALMA observaram diferentes fases do mesmo vento

A pesquisa combinou informações obtidas pelo James Webb com dados do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, o ALMA, instalado no deserto do Atacama, no Chile.

O James Webb permitiu acompanhar o gás ionizado por meio de linhas de emissão observadas no infravermelho. O ALMA, por sua vez, detectou gás neutro e frio associado à emissão do carbono ionizado, conhecida como linha de [C II].

A combinação foi fundamental porque os ventos galácticos não são formados por um único tipo de matéria. Eles podem reunir gás em diferentes temperaturas, densidades e estados físicos.

As medições mostraram que as partes neutra e ionizada apresentam velocidades semelhantes, sinal de que pertencem ao mesmo processo de expulsão de material. A análise conjunta ofereceu uma visão mais completa da quantidade de gás perdida e de seu possível impacto sobre o futuro da galáxia.

Descoberta ajuda a explicar galáxias que viveram rápido e pararam cedo

Desde o início de suas operações científicas, o James Webb identificou galáxias surpreendentemente desenvolvidas em épocas muito próximas ao Big Bang. Algumas já acumulavam grandes massas quando o Universo ainda não havia completado 1 bilhão de anos.

Outro resultado inesperado foi a presença de galáxias que aparentemente já tinham reduzido ou encerrado a formação estelar pouco tempo depois. Os cientistas buscavam um mecanismo suficientemente rápido para explicar como essas estruturas cresceram e se tornaram inativas em intervalos tão curtos.

CRISTAL-02 apresenta esse processo em andamento. O sistema forma estrelas intensamente, mas também remove o gás em ritmo capaz de encerrar a atividade que sustenta seu crescimento.

A descoberta reforça a hipótese de que colisões entre galáxias tenham provocado ciclos breves e extremos: primeiro, uma explosão de formação estelar; depois, ventos intensos responsáveis pela dispersão do combustível restante.

Fusões podem ter sido comuns no Universo jovem

Segundo o estudo, uma parcela significativa das primeiras galáxias massivas mostra sinais de interação com estruturas próximas. Isso indica que CRISTAL-02 talvez não represente um caso isolado.

Em um Universo jovem, mais compacto e marcado pela rápida formação de estruturas, os encontros entre galáxias podem ter sido frequentes. Essas aproximações ajudariam a explicar tanto o crescimento acelerado quanto a interrupção precoce da atividade estelar.

Os pesquisadores compararam CRISTAL-02 com dezenas de outros fluxos galácticos observados ao longo de cerca de 12 bilhões de anos. A análise sugere que a eficiência com que a formação estelar produz ventos permaneceu relativamente semelhante durante grande parte da história do Universo.

O ambiente e as características internas das galáxias mudaram, mas o mecanismo físico que liga estrelas jovens, supernovas e expulsão de gás parece ter funcionado desde épocas muito antigas.

O fenômeno pode acontecer com a Via Láctea?

A descoberta ajuda a compreender processos que também podem ocorrer em galáxias próximas, mas não significa que a Via Láctea esteja prestes a deixar de formar estrelas. Atualmente, nossa galáxia atravessa uma fase muito mais moderada do que a observada em CRISTAL-02.

Uma eventual interação intensa com Andrômeda poderia comprimir reservas de gás, aumentar temporariamente a formação estelar e produzir ventos associados a novas estrelas e supernovas. O resultado dependeria, porém, da quantidade de gás disponível e da dinâmica do encontro.

A própria colisão entre a Via Láctea e Andrômeda não deve mais ser tratada como um acontecimento inevitável em uma data determinada. Estudos recentes apresentam probabilidades diferentes para a fusão, mostrando que o destino das duas galáxias ainda depende de medições mais precisas de seus movimentos e da influência de outros integrantes do Grupo Local.

Por isso, CRISTAL-02 não deve ser descrita como uma previsão direta da morte da Via Láctea. Ela funciona como um exemplo distante de como uma interação galáctica pode acelerar o crescimento e, ao mesmo tempo, retirar o material necessário para sustentar novas estrelas.

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