MaisConhecer - Quando as galáxias ganham uma segunda vida: estudo revela que discos duplos surgem da transformação térmica do Universo

Quando as galáxias ganham uma segunda vida: estudo revela que discos duplos surgem da transformação térmica do Universo

Pesquisa mostra que a mudança de temperatura do gás ao redor das galáxias determina a formação de discos espessos e finos, oferecendo uma nova explicação para a evolução galáctica ao longo de mais de 10 bilhões de anos.

Imagem: Reprodução

Uma das características mais intrigantes das galáxias espirais, incluindo a nossa própria Via Láctea, é a presença de dois componentes distintos: um disco fino, onde se concentram estrelas mais jovens, e um disco espesso, composto por populações estelares mais antigas. A origem dessa estrutura dupla tem sido um dos grandes enigmas da astrofísica moderna.

Agora, um novo estudo conduzido pelo astrônomo Masafumi Noguchi, do Astronomical Institute, Tohoku University, apresenta uma explicação abrangente: a chave para a formação dessas estruturas estaria no estado térmico do meio circumgaláctico, o enorme reservatório de gás que envolve as galáxias.

O trabalho, intitulado “Dual-Disk Galaxies and Thermal States of Circumgalactic Medium”, foi disponibilizado em junho de 2026 e utiliza modelos analíticos de evolução galáctica para reproduzir observações recentes obtidas pelo James Webb Space Telescope.

Dois modos de alimentar uma galáxia

Segundo o estudo, as galáxias crescem graças ao gás proveniente de seus halos de matéria escura. Esse gás pode alcançar a galáxia de duas maneiras distintas:

- Modo frio: o gás permanece relativamente frio e cai rapidamente em direção ao centro galáctico;

- Modo quente: o gás é aquecido por ondas de choque e pela atividade de buracos negros supermassivos, resfriando-se lentamente antes de ser incorporado à galáxia.

A hipótese de Noguchi é que esses dois mecanismos estão diretamente ligados à formação dos dois tipos de discos galácticos.

“Os discos espessos seriam formados pelo rápido influxo de gás frio, enquanto os discos finos surgiriam posteriormente, a partir do gás aquecido que se acumula mais lentamente”, propõe o autor.

Uma transição escrita na massa das galáxias

Os modelos desenvolvidos pela equipe analisaram a evolução de 30 galáxias com massas de halo variando entre 1010 e 1015 massas solares, cobrindo praticamente todo o espectro de galáxias conhecidas.

Os resultados mostram que galáxias menos massivas permanecem dominadas por discos espessos por períodos mais longos; galáxias mais massivas realizam a transição para sistemas de disco duplo muito mais cedo e A mudança ocorre quando o halo ultrapassa uma massa crítica, permitindo o aquecimento permanente do gás circumgaláctico.

Essa conclusão reproduz com notável precisão as observações realizadas por Takafumi Tsukui e colaboradores em 2025, que mostraram a ubiquidade das estruturas de disco duplo em diferentes épocas do Universo.

O papel do Telescópio James Webb

Os dados do JWST foram fundamentais para o estudo porque permitiram observar galáxias a distâncias correspondentes a até 10 bilhões de anos no passado, alcançando redshifts de aproximadamente z = 2.

As observações indicaram que a fração de massa contida nos discos espessos diminui com o tempo; as galáxias mais massivas desenvolveram discos finos muito antes das menores e a arquitetura de disco duplo é um fenômeno universal, presente em diferentes ambientes cósmicos.

Segundo Noguchi, o comportamento observado sugere que a evolução das galáxias está profundamente ligada às mudanças térmicas do gás que as envolve.

Implicações além da estrutura galáctica

O estudo vai além da morfologia das galáxias. Os autores argumentam que a mesma mudança térmica do meio circumgaláctico também pode explicar outros fenômenos observados pela cosmologia moderna, incluindo: o enfraquecimento da formação estelar em galáxias massivas;

o aparecimento precoce de galáxias “aposentadas”, com pouca produção de novas estrelas e a curvatura da chamada sequência principal de formação estelar em grandes massas galácticas.

Em outras palavras, o estado térmico do gás circumgaláctico pode representar um mecanismo unificador para diversos aspectos da evolução cósmica.

Ainda há questões em aberto

Apesar do sucesso do modelo, os pesquisadores reconhecem limitações importantes. As simulações não incluem fusões entre galáxias, processos considerados essenciais para a formação de grandes bojos galácticos.

Além disso, a relação entre os modos de acreção de gás e os diferentes discos pode ser indireta.

“Vários processos podem transformar o material que chega à galáxia em discos espessos”, escreve Noguchi, mencionando instabilidades gravitacionais, reciclagem de gás e interações dinâmicas como possíveis mecanismos complementares.

Um novo capítulo na história das galáxias

A pesquisa reforça uma visão emergente da astrofísica: as propriedades das galáxias não dependem apenas do que acontece em seus discos e estrelas, mas também das condições físicas do vasto reservatório de gás que as circunda.

Ao demonstrar que a transição entre gás frio e gás quente pode explicar a formação de discos duplos ao longo de bilhões de anos de história cósmica, o estudo oferece uma das interpretações mais abrangentes já propostas para a evolução estrutural das galáxias.

Se confirmada por futuras observações e simulações cosmológicas, essa hipótese poderá transformar a compreensão científica sobre como as galáxias, incluindo a Via Láctea, adquiriram a complexa arquitetura que observamos hoje.

Referência

Noguchi, Masafumi. 2026. “Galáxias de disco duplo e estados térmicos do meio circungaláctico.” The Open Journal of Astrophysics 9 (junho). https://doi.org/10.33232/001c.163764 .