Verdes Anos

Diz o ditado que “uma imagem vale por mil palavras”. De facto, uma imagem bem concebida tem o poder de passar rapidamente uma mensagem que seria difícil ou laboriosa de explicar por palavras. Veja-se o exemplo seguinte que representa uma amostra de imagens de galáxias obtidas pelo telescópio espacial Hubble e pelo Sloan Digital Sky Survey. As imagens estão organizadas cronologicamente, com o tempo a correr da direita para a esquerda, a partir do Big Bang. Assim, à esquerda, temos galáxias típicas do Universo actual; à direita, galáxias mais jovens, porque as vemos como eram quando o Universo tinha apenas alguns milhares de milhões de anos.

O tamanho, morfologia e cor das galáxias precursoras das galáxias espirais actuais. As galáxias primordiais, à direita, eram mais pequenas, pouco estruturadas e mais azuis do que as actuais, à esquerda. Com o passar do tempo cresceram, adquiriram uma estrutura espiral e a sua população estelar envelheceu. Crédito: NASA, ESA, P. van Dokkum (Yale University), S. Patel (Leiden University) e 3D-HST Team.

Reparem bem na imagem. À medida que retrocedemos no tempo as galáxias que irão dar origem às grandes espirais actuais ficam cada vez mais pequenas, apresentam uma estrutura menos definida e, pormenor de crucial importância, são mais azuis. A cor azul é indicadora de uma formação estelar intensa. É devida à presença de estrelas quentes, maciças e muito luminosas, que constituem a face mais visível das novas gerações de estrelas. Esta imagem sugere assim, de forma dramática, que o Universo formava estrelas a um ritmo muito superior há milhares de milhões de anos.

Esta ideia foi confirmada por vários estudos independentes, realizados em diferentes regiões do espectro electromagnético, a partir de observatórios na Terra e no espaço. Um exemplo, talvez o mais extraordinário, é o Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS). Durante 3 anos este projecto utilizou 600 horas de observação (10% do tempo disponível!) no telescópio espacial Hubble para realizar exposições muito longas em 5 pequenas regiões no céu. O objectivo era observar as primeiras galáxias e determinar as suas propriedades numa tentativa de compreender os primeiros passos da sua evolução até se tornarem no tipo de galáxias que vemos actualmente.

O ritmo de formação estelar nas galáxias atingiu o seu pico entre 3 e 4 mil milhões de anos após o Big Bang. Crédito: Kenneth Duncan/CANDELS/Sky&Telescope.

Os resultados obtidos por estes estudos são surpreendentes. Eles mostram-nos que o ritmo de formação estelar no Universo atingiu um pico entre os 3 e 4 mil milhões de anos após o Big Bang, i.e., há cerca de 10 a 11 mil milhões de anos. Nestes “verdes anos” do Universo a taxa de “natalidade” era 10 vezes superior à actual; desde então o ritmo decresceu consideravelmente. Por outro lado, a contaminação crescente do gás interestelar por “metais” — elementos mais pesados do que o hidrogénio e o hélio — , aí depositados por um número inimaginável de supernovas, favoreceu gradualmente a formação de estrelas de menor massa, com durações de vida muito longas, na ordem das dezenas ou centenas de milhares de milhões de anos. Estes dois factores conjugados vêm contribuindo para o aumento da idade média das estrelas. O Universo vive uma crise demográfica.