Astrônomos descobriram misteriosos e gigantescos loops de luz ultravioleta em velhas galáxias massivas, que parecem ter uma segunda concessão de vida. De alguma forma estas "galáxias além das montanhas" foram infundidas com gás fresco para formar novas estrelas que dão energia a estes anés verdadeiramente enormes, alguns dos quais poderiam circundar várias vezes as galáxias da Via Láctea.
A descoberta desses aneis significa que galáxias entumescidas, presumidas "mortas" e desprovidas da capacidade de gerar estrelas podem ser re-acendidas com o nascimento de estrelas, e que a evolução das galáxias não vai direto do berço ao túmulo.
"No tempo de vida de uma galáxia, ela precisa fazer a transição de uma galáxia ativa, formadora de estrelas para uma galáxia arrefecente que não forma estrelas," disse Samir Salim, cientista e principal autor de um recente estudo e um apesquisa do departamento de astronomia da Universidade de Indiana, Bloomington. "Mas é possével que esse processo tome outro caminho, também, e que outras galáxias antigas possam ser rejuvenescidas."
Uma dupla observacional
As descobertas vieram por cortesia da força combinada de dois observatórios orbitais da NASA, o Galaxy Evolution Explorer e o Hubble Space Telescope. Primeiro, o Galaxy Evolution Explorer pesquisou uma vasta região do céu em luz ultravioleta. O satélite achou 30 galáxias "primevas", elípticas e em formato de lente com desnorteantes emissões fortes em ultravioleta mas sem sinais visíveis de formações de estrelas. Galáxias do tipo antigo, como o pensamento dos cientistas pondera, já fizeram suas estrelas e agora carecem do gás frio necessário para fazer novas estrelas.
O Galaxy Evolution Explorer não conseguiu distinguir os detalhes finos dessas grandes, rodondas galáxias brilhando em ultravioleta, então, para uma olhada mais de perto, pesquisadores recorreram ao Telescópio Espacial Hubble. O que eles viram os chocou: três quartos das galáxias eram espalhadas por grandes aneis brilhantes de luz ultravioleta, alguns com ondulações estendendo-se por 250.000 anos-luz. Poucas galáxias tiveram mesmo características de forma espiral ultravioleta.
"Nos nunca vimos algo parecido com esses aneis antes," disse Michael Rich, co-autor do artigo e pesquisador de astronomia da UCLA. "Estes belos e incomuns objetos podem estar nos dizendo algo muito importante acerca da evolução das galáxias."
Cores das Idades
Astrônomos podem dizer a idade aproximada de uma galáxia apenas pela cor de sua luz coletiva estelar. Jovens galáxias parecem azuladas aos nossos olhos devido à luz estelar energética de suas novas estrelas massivas. Galáxias mais velhas, inversamente, brilham na luz avermelhada de suas estrelas antigas, parecendo "velhas, vermelhas e mortas," como os astrônomos desajeitadamente dizem. Medindo pela vermelhidão de suas estrelas constituintes, as galáxias vistas pelo Galaxy Evolution Explorer e Hubble são velhotas, com a maioria de suas estrelas por volta de 10 bilhões de anos de idade.
Mas confiar no espectro de luz visível ao olho humano pode ser decepcionante, como alguns de nós descobriram após passar um dia sob os raios solares invisíveis ultravioleta e ficar seriamente queimados. Certamente, quando observadas na parte ultravioleta do espetro, essas galáxias claramente têm mais a mostrar do que o olho pode ver.
Alguma luz estelar ultravioleta em poucas das galáxias observadas pode simplesmente ser o resto de uma explosão incial de formação estelar. Mas na maioria dos casos, novos episódios de nascimento estelar devem estar por trás dos aneis resplandescentes, significando que gás fresco foi de alguma maneira introduzido nessas aparentemente antigas galáxias. Outros intrigantes sinais de formação estelar em andamento, como nuvens de gás hidrogênio expodindo, podem estar na cena, também, mas até agora escaparam à detecção.
O Senhor dos Aneis Ultravioletas
Exatamente de onde esse gás de ressurreição galáctica veio e como foram criados os aneis permanece algo de causar perplexidade. Uma fusão com uma galáxia menor traria gás fresco para gerar hordas de novas estrelas, e poderia, em raras instâncias, fazer erguer as estruturas dos aneis, também.
Mas os pesquisadores têm suas dúvidas acerca da origem desse cenario. "Criar uma onda de choque de densidade tal para formar aneis como aqueles que nós vimos, uma pequena galáxia tem de atingir uma galáxia maior bem direto no centro," disse Salim. "É necessário haver uma colisão violentíssima , e isso é muito pouco comum."
Rather, the rejuvenating spark more likely came from a gradual sopping-up of the gas in the so-called intergalactic medium, the thin soup of material between galaxies. This external gas could generate these rings, especially in the presence of bar-like structures that span some galaxies' centers.
Recentemente, mais observações serão necessárias para mostrar como essas galáxias começaram a rejuvenescer e acenderam com halos. Salim e Rich planejam pesquisar por mais evidências, além de tênues estruturas que podem ser os remanescentes de florescências estelares que ocorreram no passado das galáxias. Mais como recorrentes estações, pode ser que as galáxias estimuladas pelo inverno possam criar estrelas novamente e então aquecer-se em outro vibrante verão mergulhado em ultravioleta.
O estudo detalhando as descobertas saiu na edição de 21 de abril do Astrophysical Journal.
Astronomers have found mysterious, giant loops of ultraviolet light in aged, massive galaxies, which seem to have a second lease on life. Somehow these "over-the-hill galaxies" have been infused with fresh gas to form new stars that power these truly gargantuan rings, some of which could encircle several Milky Way galaxies.
The discovery of these rings implies that bloated galaxies presumed "dead" and devoid of star-making can be reignited with star birth, and that galaxy evolution does not proceed straight from the cradle to the grave.
"In a galaxy's lifetime, it must make the transition from an active, star-forming galaxy to a quiescent galaxy that does not form stars," said Samir Salim, lead author of a recent study and a research scientist in the department of astronomy at Indiana University, Bloomington. "But it is possible this process goes the other way, too, and that old galaxies can be rejuvenated."
A One-Two Observational Punch.
The findings come courtesy of the combined power of two orbiting observatories, NASA's Galaxy Evolution Explorer and Hubble Space Telescope. First, the Galaxy Evolution Explorer surveyed a vast region of the sky in ultraviolet light. The satellite picked out 30 elliptical and lens-shaped "early" galaxies with puzzlingly strong ultraviolet emissions but no signs of visible star formation. Early-type galaxies, so the scientists' thinking goes, have already made their stars and now lack the cold gas necessary to build new ones.
The Galaxy Evolution Explorer could not discern the fine details of these large, rounded galaxies gleaming in the ultraviolet, so to get a closer look, researchers turned to the Hubble Space Telescope. What they saw shocked them: three-quarters of the galaxies were spanned by great, shining rings of ultraviolet light, with some ripples stretching 250,000 light-years. A few galaxies even had spiral-shaped ultraviolet features.
"We haven't seen anything quite like these rings before," said Michael Rich, co-author of the paper and a research astronomer at UCLA. "These beautiful and very unusual objects might be telling us something very important about the evolution of galaxies."
Colors of the Ages
Astronomers can tell a galaxy's approximate age just by the color of its collective starlight. Lively, young galaxies look bluish to our eyes due to the energetic starlight of their new, massive stars. Elderly galaxies instead glow in the reddish hues of their ancient stars, appearing "old, red and dead," as astronomers bluntly say. Gauging by the redness of their constituent stars, the galaxies seen by the Galaxy Evolution Explorer and Hubble are geezers, with most stars around 10 billion years old.
But relying on the spectrum of light visible to the human eye can be deceiving, as some of us have found out after spending a day under the sun's invisible ultraviolet rays and getting a sunburn. Sure enough, when viewed in the ultraviolet part of the spectrum, these galaxies clearly have more going on than meets the eye.
Some ultraviolet starlight in a few of the observed galaxies might just be left over from an initial burst of star formation. But in most cases, new episodes of star birth must be behind the resplendent rings, meaning that fresh gas has somehow been introduced to these apparently ancient galaxies. Other telltale signs of ongoing star formation, such as blazing hydrogen gas clouds, might be on the scene as well, but have so far escaped detection.
The Lord of the Ultraviolet Rings
Just where the gas for this galactic resurrection came from and how it has created rings remains somewhat perplexing. A merging with a smaller galaxy would bring in fresh gas to spawn hordes of new stars, and could in rare instances give rise to the ring structures as well.
But the researchers have their doubts about this origin scenario. "To create a density shock wave that forms rings like those we've seen, a small galaxy has to hit a larger galaxy pretty much straight in the center," said Salim. "You have to have a dead-on collision, and that's very uncommon."
Rather, the rejuvenating spark more likely came from a gradual sopping-up of the gas in the so-called intergalactic medium, the thin soup of material between galaxies. This external gas could generate these rings, especially in the presence of bar-like structures that span some galaxies' centers.
Ultimately, more observations will be needed to show how these galaxies began growing younger and lit up with humongous halos. Salim and Rich plan to search for more evidence of bars, as well as faint structures that might be the remnants of stellar blooms that occurred in the galaxies' pasts. Rather like recurring seasons, it may be that galaxies stirred from winter can breed stars again and then bask in another vibrant, ultraviolet-soaked summer.
The study detailing the findings appeared in the April 21 issue of the Astrophysical Journal.
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