A questão do que desencadeia a formação estelar extremamente rápida dentro das Galáxias Hiper Luminosas Infravermelhas (HyLIRGs), ainda desconhecida, é de muito interesse para orientar nossa compreensão da formação e evolução das galáxias no universo. Uma nova foto divulgada pelo Observatório Europeu do Sul mostra uma HyLIRG 10.000 vezes mais brilhante que nossa Via Láctea (em luz infravermelha) — a distante galáxia PJ0116-24 — e foi divulgada em conjunto com um artigo recém-publicado na Nature Astronomy que lança luz sobre sua formação.

Estudos anteriores sugeriram que tais galáxias extremamente brilhantes devem resultar de fusões de galáxias. Acredita-se que essas colisões de galáxias criam regiões de gás densas nas quais a rápida formação de estrelas é desencadeada. Mas galáxias isoladas também podem se tornar HyLIRGs apenas por meio de processos internos, se o gás formador de estrelas for rapidamente canalizado em direção ao centro da galáxia.

No artigo intitulado "Estudo detalhado de um raro disco rotativo hiperluminoso em um anel de Einstein há 10 bilhões de anos", do qual o astrônomo de Cornell Amit Vishwas, Ph.D é coautor, observações do Very Large Telescope (VLT) do ESO e do Atacama Large Millimeter/submillimetre Array (ALMA) foram combinadas para estudar o movimento do gás dentro de PJ0116-24.

O ALMA rastreia gás frio, visto na foto em azul, enquanto o VLT, com seu novo Enhanced Resolution Imager and Spectrograph (ERIS), rastreia gás quente, mostrado em vermelho. Graças a essas observações detalhadas, a equipe de pesquisa internacional descobriu que o gás nessa galáxia extrema estava girando de forma organizada, em vez da forma caótica esperada após uma colisão galática––um resultado surpreendente. Isso mostra, disseram os pesquisadores, que as fusões nem sempre são necessárias para que uma galáxia se torne um HyLIRG.

PJ0116-24 está tão longe que sua luz levou cerca de 10 bilhões de anos para chegar até nós. Uma galáxia em primeiro plano agiu como uma lente gravitacional, dobrando e ampliando a luz de PJ0116-24 atrás dela no anel de Einstein visto aqui. Este alinhamento cósmico preciso permite que os astrônomos ampliem objetos muito distantes e os vejam em um nível de detalhes que de outra forma seria muito difícil de alcançar.

Vishwas, um pesquisador associado do Cornell Center for Astrophysics and Planetary Sciences (CCAPS), ajudou a mapear a emissão e a cinemática do gás atômico e molecular em PJ0116-24 usando o ALMA, que forneceu forte suporte para o cenário do disco giratório. Ele também estava envolvido na obtenção de dados com o instrumento ERIS recém-comissionado no VLT. A pesquisa foi liderada por Daizhong Liu do Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics e do Purple Mountain Observatory.

A interpretação das condições do gás e abundâncias elementares em PJ0116-24 são semelhantes ao que Vishwas e seus coautores relataram no ano passado para outra galáxia em uma época anterior no universo, usando dados do Telescópio Espacial James Webb.

PJ0116-24, no entanto, é cerca de cinco vezes mais massivo e luminoso do que a fonte estudada no artigo do ano passado, disse Vishwas.

"Em ambos os casos, as lentes gravitacionais nos ajudaram a ampliar o estudo dos detalhes do meio interestelar dessas galáxias. Acredito que essas novas observações estão nos ajudando a construir um argumento para a maneira como as galáxias evoluem e se acumulam — convertendo eficientemente gás em estrelas em surtos de crescimento rápido separados por longos períodos de relativa calmaria", explicou.