A maioria das galáxias roda sobre si mesma. A nossa Via Láctea tem rotação. A Galáxia de Andrómeda também. Quase todas as galáxias da vizinhança cósmica giram em torno de um eixo central, com estrelas e gás a descreverem trajectórias mais ou menos organizadas.
Por isso, quando os astrónomos se deparam com uma galáxia que não gira, o caso torna-se imediatamente digno de atenção.
Agora, especialistas identificaram um exemplar invulgar: está a cerca de 12 mil milhões de anos-luz, conta-se entre as galáxias mais massivas do universo primordial e revela praticamente ausência de rotação.
Chama-se XMM-VID1-2075. O problema não é ela rodar devagar. O verdadeiro enigma é a sua idade.
A rotação lenta de uma galáxia demora milhares de milhões de anos
No universo actual, as galáxias com rotação lenta tendem a ser “veteranas” cósmicas: sistemas grandes e amadurecidos que passaram por muita turbulência ao longo do tempo.
A forma como acabam a rodar pouco costuma estar ligada a sucessivas colisões com outras galáxias durante milhares de milhões de anos.
Cada fusão acrescenta algum momento angular ou, pelo contrário, anula parte dele. Com o acumular desses encontros, as estrelas deixam de seguir um movimento de rotação bem alinhado e passam a deslocar-se em direcções mais aleatórias.
Um historial destes exige tempo - muito tempo. É por isso que encontrar um rotador lento tão cedo na história do cosmos cria um quebra-cabeças: o relógio do universo não parece dar margem para isso.
O Webb revela um mistério galáctico
Uma equipa liderada por Ben Forrest, cientista investigador na Universidade da Califórnia, Davis (UC Davis), recorreu ao Telescópio Espacial James Webb (JWST) para analisar três galáxias muito massivas do universo inicial.
Uma delas era a XMM-VID1-2075, que já vinha a ser acompanhada pela equipa.
Observações anteriores do Observatório W.M. Keck, no Havai, no âmbito de um projecto chamado levantamento MAGAZ3NE, já a tinham assinalado como um alvo fora do comum.
“Previous MAGAZ3NE observations had confirmed this was one of the most massive galaxies in the early universe, and also confirmed that it was no longer forming new stars, making it a compelling target for follow-up observations,” disse Forrest.
Uma galáxia praticamente sem rotação
Com o Webb, a equipa obteve resolução suficiente para quantificar como o material no interior de cada galáxia se estava, de facto, a mover.
Entre as três observadas, uma apresentava rotação evidente. Outra era, nas palavras de Forrest, “kind of messy”. A terceira - a XMM-VID1-2075 - não exibiu qualquer rotação significativa. As suas estrelas pareciam deslocar-se ao acaso.
“This one in particular did not show any evidence of rotation, which was surprising and very interesting,” afirmou Forrest.
A luz desta galáxia começou a viagem até à Terra quando o universo tinha menos de 2 mil milhões de anos. Trata-se de uma fase extremamente precoce da história cósmica.
Ainda assim, o seu comportamento é semelhante ao de algumas das galáxias mais massivas observadas no universo próximo, embora os astrónomos não esperassem encontrar esse padrão tão cedo.
Uma colisão violenta pode explicá-la
Como é que uma galáxia deixa de girar quando, em termos cósmicos, mal teve tempo de começar? Uma hipótese passa por um processo lento, feito de muitas fusões distribuídas por longos períodos. Mas esta galáxia não existiu tempo suficiente para esse cenário.
A alternativa é mais rápida - e bastante mais caótica. Uma única colisão frontal entre duas galáxias a rodarem em sentidos opostos pode anular as duas rotações quase de um dia para o outro, à escala do tempo do universo.
Os dados do Webb apontam mais para a explicação da colisão. Há um excesso de luz de um dos lados que não parece pertencer ao corpo principal da galáxia.
“For this particular galaxy, we see a large excess of light off to the side,” disse Forrest. “That’s suggestive of some other object that has come in and is interacting with the system and potentially changing its dynamics.”
Estudar galáxias no limite do tempo
Medir o movimento das estrelas no interior de uma galáxia tão distante é um desafio completamente diferente de estudar galáxias próximas.
“This type of work has been done a lot with nearby galaxies because they’re closer and larger,” explicou Forrest.
“You can do these kinds of studies from the ground, but it’s very difficult to do with high-redshift galaxies because they appear much smaller in the sky.”
O Telescópio Espacial James Webb está a permitir que os astrónomos analisem estas galáxias distantes de formas que antes estavam fora de alcance. Essa capacidade é uma das principais razões pelas quais esta descoberta tem peso.
Até aqui, todas as galáxias massivas detectadas a distâncias comparáveis acabaram por ser rotadores rápidos. A XMM-VID1-2075 é o primeiro rotador lento que os astrónomos confirmaram tão recuado no tempo cósmico.
Reescrever a história da evolução das galáxias
Algumas simulações computacionais prevêem que um pequeno número de galáxias sem rotação possa existir numa fase tão inicial do universo, embora os astrónomos contem que sejam raras.
Encontrar uma fornece uma oportunidade para testar se esses modelos correspondem ao que a observação revela.
Forrest sublinhou que descobrir mais galáxias deste tipo - de rotação lenta - poderá ajudar a estimar quão pouco frequentes são e a perceber se as teorias actuais sobre a evolução galáctica se mantêm.
A procura por objectos semelhantes continua. Se Forrest e outras equipas forem encontrando galáxias que não encaixam nos modelos estabelecidos, a narrativa de manual sobre como as galáxias massivas se constroem poderá ter de ser seriamente reescrita.
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