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Astrofísica

Gênese complexa

Dois processos distintos, mas não excludentes, podem dar origem às galáxias elípticas

NASA/CXC/SAO/DSSGaláxias elípticas: formação a partir do colapso de nuvem gasosa ou de fusão com outras galáxiasNASA/CXC/SAO/DSS

Com formas arredondadas ou ovaladas que lembram uma bola luminosa, dotadas essencialmente de estrelas velhas e quase desprovidas de gás e poeira cósmicos, as galáxias elípticas são as mais antigas de que se tem notícia. As primeiras tomaram corpo provavelmente algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, a explosão primordial que, segundo a teoria mais aceita, criou o Universo 14 bilhões de anos atrás.

Mas ainda é pequeno o conhecimento científico sobre os processos que originaram esse tipo de galáxia, menos abundante que as de formato espiral, como a Via Láctea e Andrômeda, ou as irregulares, como as Nuvens de Magalhães. Depois de analisar certas características químicas de uma amostra de 29 galáxias elípticas situadas no chamado Universo local, a uma distância máxima de 300 milhões de anos-luz da Terra, um grupo de astrofísicos brasileiros propôs um complexo quadro para explicar o nascimento das galáxias elípticas.

Por essa idéia, que foi exposta num artigo publicado em outubro de 2005 na revista científica Astrophysical Journal Letters, os objetos desse tipo podem se formar de duas maneiras: pela lenta captura de galáxias menores ou de igual tamanho, num processo denominado tecnicamente Aglomeração Hierárquica; ou por meio de uma implosão bastante rápida de uma nuvem de gás, num fenômeno conhecido como Colapso Monolítico Dissipativo.

Como os mecanismos não são excludentes, há ainda um cenário misto, em que as galáxias elípticas lançam mão das duas situações anteriormente descritas para ganhar os seus contornos. Aliás, essa terceira via pode até ser a predominante. “Nossas observações suportam esse cenário híbrido em que ambos os mecanismos contribuem para a formação de galáxias elípticas”, afirma Marcio Maia, do Observatório Nacional, do Rio de Janeiro, um dos astrofísicos envolvidos nos estudos.

Se isso for verdade, cada galáxia teria uma história de vida muito particular, de acordo com suas características, como maior ou menor presença de gases e estrelas, ocorrência de fusões com outras galáxias e o ambiente na sua vizinhança. Não haveria uma regra geral regendo o nascimento dessas estruturas celestes. Pode-se dizer que, quando confrontam as duas teorias, os cientistas estão tentando descobrir se as galáxias elípticas se originam de outras galáxias já formadas e de menor tamanho, ou se elas se formam pelo colapso de uma grande nuvem primordial.

A primeira situação é compatível com a hipótese da Aglomeração Hierárquica e a segunda com a do Colapso Monolítico. “Essa divisão de cenários (sobre a formação de galáxias elípticas) é um pouco artificial”, diz a brasileira Cristina Chiapinni, do Observatório Astronômico da Universidade de Genebra, na Suíça, outra autora do estudo. “Acredito que a resposta esteja entre os dois extremos e é isso que aparentemente estamos vendo nos dados que publicamos”.

Metal nas galáxias
No artigo científico, os pesquisadores mediram pela técnica de espectroscopia óptica a quantidade de um elemento químico, o magnésio, ao longo do eixo maior de quase 30 galáxias elípticas. Optaram por mensurar esse parâmetro a fim de testar as idéias postuladas por cada um dos mecanismos.

Segundo a hipótese do Colapso Monolítico, as galáxias elípticas deveriam apresentar maior concentração de metais em sua zona central – que seria povoada por estrelas originadas de material gasoso enriquecido com metais e ejetado por outras estrelas e supernovas – do que em sua periferia. Em termos técnicos, os astrofísicos dizem que, de acordo com esse mecanismo, as galáxias deveriam exibir um gradiente radial de metalicidade. Uma espécie de marca de nascença deixada por seu processo de formação. Esse modelo também advoga a idéia de que a maior parte das estrelas das galáxias elípticas é muito antiga, tendo sido gerada num curto espaço de tempo, de maneira abrupta.

Para os defensores do mecanismo da Aglomeração Hierárquica, que também é usado para explicar a origem de galáxias espirais e irregulares, não deveria existir variação radial da abundância de certos elementos químicos em galáxias elípticas. E o motivo para sua não-ocorrência seria de fácil compreensão: as galáxias desse tipo se originariam da junção de várias galáxias menores e, durante o processo de fusão, as estrelas ricas e as pobres em elementos químicos acabariam se misturando e o tal gradiente radial de metalicidade desapareceria.

Nesse caso, o processo de nascimento de uma galáxia elíptica seria mais lento e gradativo, podendo ocorrer acréscimo de matéria em várias fases de sua vida. Feitos os cálculos e as observações, os resultados finais apontaram para um quadro complexo e nuançado: um terço das galáxias estudadas parecia ter sido formado pela fusão de galáxias menores, um terço pelo mecanismo de Colapso Monolítico e um terço por ambos os processos. “Queremos dobrar o tamanho da nossa amostra de galáxias analisadas para termos mais dados sobre essa questão”, afirma Maia.

Outros parâmetros que possam dar pistas sobre a origem dessas grandes aglomerações de estrelas devem ser incorporados aos novos estudos. “O tema é bastante interessante, está em efervescência e ainda está em aberto”, comenta o astrônomo Ricardo Ogando, que termina sua tese de doutorado sobre o processo de nascimento das galáxias elípticas no Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). “Temos a possibilidade de fazer uma contribuição de impacto e colocar mais algumas peças nesse quebra-cabeça”.

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