Quando olhamos para o céu noturno fora da cidade brilhante, podemos ver uma deslumbrante variedade de estrelas e galáxias. Embora o gás represente menos de 1% da matéria no universo, "é o gás que impulsiona a evolução da galáxia, e não o contrário", diz Felix "Jay" Lockman, do National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
Com radiotelescópios e pesquisas como o Green Bank Telescope (GBT) na Virgínia Ocidental, o Atacama Large Millimeter / submilimeter Array (ALMA) e a pesquisa Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA), Lockman e outros astrônomos estão aprendendo mais sobre o papel de gás na formação de galáxias. Eles apresentaram seus resultados na reunião anual da Associação Americana para o Avanço da Ciência (AAAS), em San Jose.
Embora tenhamos uma excelente visão de nossa parte da Via Láctea, e podemos dizer que ela possui uma estrutura em forma de disco - afinal, é a origem do seu nome - não é tão simples estudar como a galáxia se formou. Lockman descreveu a situação com uma analogia: se você estivesse tentando entender como sua própria casa foi construída sem sair dela, olharia e ouviria por toda a casa e olharia pela janela para aprender o que pode das casas de seus vizinhos. Andrômeda é o maior vizinho da Via Láctea, e ambos têm galáxias "satélites" viajando ao seu redor, algumas das quais parecem ter gás.
Além disso, Lockman e seus colegas encontraram nuvens de gás entre Andrômeda e um de seus satélites, o Triangulum, que poderia ser uma "fonte de combustível para a futura formação estelar" das galáxias. Como um exemplo dramático de nuvens de alta velocidade, Lockman apresentou novas imagens GBT da Nuvem Smith, que foram descobertas em 1963 por um estudante na Holanda. O Smith Cloud é um recém-chegado à Via Láctea e poderia fornecer gás suficiente para formar um milhão de estrelas e sistemas solares. Com base em sua velocidade e trajetória, "pensamos em alguns milhões de anos, divirta-se!" como ele colide com a nossa galáxia.
Kartik Sheth, outro cientista da NRAO, continuou com uma descrição do atual estado de conhecimento dos astrônomos sobre a montagem de galáxias em disco e em espiral, das quais a Via Láctea e Andrômeda são apenas dois exemplos. As galáxias espirais normalmente têm muitas nuvens de gás formando novas estrelas, muitas vezes chamadas de viveiros estelares, e agora com o ALMA, “um telescópio fantástico a uma altitude de 16.500 pés”, Sheth e seus colegas estão estudando-as com mais detalhes.
Em particular, Sheth apresentou novos resultados publicados por Adam Leroy no Astrophysical Journal, nas quais eles examinam nuvens formadoras de estrelas no coração da galáxia próxima, Sculptor, para estudar "a física de como o gás foi convertido em estrelas". Escultores e outras explosões estelares formam estrelas a uma taxa cerca de 1.000 vezes mais rápida do que as galáxias espirais típicas como a Via Láctea. “Somente com o ALMA podemos realmente realizar observações como essa” de objetos fora da nossa galáxia. Ao comparar a concentração e a distribuição de dez nuvens de gás no Sculptor, eles descobrem que as nuvens são mais maciças, dez vezes mais densas e mais turbulentas do que as nuvens semelhantes nas galáxias mais típicas. Devido à densidade desses viveiros estelares, eles podem formar estrelas com muito mais eficiência.
Outros astrônomos na reunião da AAAS, como Claudia Scarlata (Universidade de Minnesota) e Eric Wilcots (Universidade de Wisconsin), apresentaram uma imagem em larga escala de como galáxias espirais colidem umas com as outras para formar galáxias elípticas mais maciças. Essas galáxias geralmente parecem mais velhas e pararam de formar estrelas, mas podem crescer "se fundindo" com uma galáxia vizinha em seu grupo. "Argumentarei que a maioria das transformações de galáxias ocorre em grupos", diz Wilcots. Num artigo baseado nos dados da ALFALFA publicados no Astronomical Journal, Kelley Hess e Wilcots encontram galáxias ricas em gás distribuídas principalmente nos subúrbios de grupos e, portanto, esses sistemas tendem a crescer de dentro para fora.
Em uma edição relacionada, Priyamvada Natarajan (Universidade de Yale) e Scarlata discutiram como a evolução de buracos negros maciços no centro das galáxias parece estar relacionada à da galáxia como um todo, quando os astrônomos os seguem do "berço à vida adulta". " Em particular, Natarajan explicou como os buracos negros das galáxias maduras podem aquecer o gás em uma galáxia e direcionar as saídas de gás, impedindo assim a formação contínua de estrelas na galáxia.
Finalmente, os astrônomos esperam muito mais pesquisas de ponta sobre gás em galáxias. Ximena Fernández (Universidade de Columbia) descreveu o COSMOS HI Large Extragalactic Survey (CHILES) de hidrogênio gasoso em galáxias com o Very Large Array. Eles concluíram uma pesquisa piloto até agora, na qual obtiveram a detecção mais distante até agora de uma galáxia contendo gás. Eles planejam examinar ainda mais longe o passado distante do que as pesquisas anteriores, esperando detectar gás em 300 galáxias a até 5 bilhões de anos-luz de distância - 250 vezes mais do que a galáxia observada por Leroy.
Fernández também descreveu o MeerKAT, um radiotelescópio em construção na África do Sul, e o Deep Investigation of Neutral Gas Origins (DINGO) na Austrália, que servirão como precursores do Square Kilometer Array na década de 2020. Esses novos telescópios aumentarão a visão cada vez mais complexa dos astrônomos sobre a formação e evolução de galáxias.
