Crédito de imagem: ESO
Usando o instrumento ISAAC de infravermelho próximo no Very Large Telescope do ESO e o efeito de ampliação de uma lente gravitacional, uma equipe de astrônomos franceses e suíços [2] encontrou várias galáxias fracas que se acredita serem as mais remotas conhecidas.
Estudos espectroscópicos adicionais de um desses candidatos forneceram um forte argumento para o que agora é o novo recordista - e de longe - da galáxia mais distante conhecida no Universo.
Chamada Abell 1835 IR1916, a galáxia recém-descoberta tem um desvio para o vermelho de 10 [3] e está localizada a cerca de 13.230 milhões de anos-luz de distância. É, portanto, visto em uma época em que o Universo tinha apenas 470 milhões de anos, ou seja, apenas 3% da sua idade atual.
Essa galáxia primitiva parece ser dez mil vezes menos massiva que a nossa galáxia, a Via Láctea. Pode muito bem estar entre a primeira classe de objetos que põe fim à Idade das Trevas do Universo.
Esta descoberta notável ilustra o potencial de grandes telescópios terrestres no domínio do infravermelho próximo para a exploração do Universo primitivo.
Indo para o passado
Como os paleontólogos que se aprofundam cada vez mais para encontrar os restos mais antigos, os astrônomos tentam procurar cada vez mais examinar o universo muito jovem. A missão final? Encontrando as primeiras estrelas e galáxias que se formaram logo após o Big Bang.
Mais precisamente, os astrônomos estão tentando explorar os últimos "territórios desconhecidos", a fronteira entre a "Idade das Trevas" e o "Renascimento Cósmico".
Pouco depois do Big Bang, que agora se acredita ter ocorrido cerca de 13.700 milhões de anos atrás, o Universo mergulhou na escuridão. A radiação da relíquia da bola de fogo primordial fora esticada pela expansão cósmica em direção a comprimentos de onda mais longos e ainda não haviam sido formadas estrelas nem quasares que pudessem iluminar o vasto espaço. O universo era um lugar frio e opaco. Esta era sombria é, portanto, razoavelmente apelidada de "Idade das Trevas".
Algumas centenas de milhões de anos depois, a primeira geração de estrelas e, mais tarde, as primeiras galáxias e quasares, produziram intensa radiação ultravioleta, gradualmente levantando a névoa sobre o Universo.
Este foi o fim da Idade das Trevas e, com um termo retomado da história humana, às vezes é chamado de "Renascimento Cósmico".
Os astrônomos estão tentando determinar quando - e como - exatamente a Idade das Trevas terminou. Isso requer a busca dos objetos mais remotos, um desafio que apenas os maiores telescópios, combinados com uma estratégia de observação muito cuidadosa, podem enfrentar.
Usando um telescópio gravitacional
Com o advento dos telescópios de 8 a 10 metros, foi alcançado um progresso espetacular na última década. De fato, tornou-se possível observar com alguns detalhes vários milhares de galáxias e quasares a distâncias de quase 12 bilhões de anos-luz (ou seja, até um desvio para o vermelho de 3 [3]). Em outras palavras, os astrônomos agora são capazes de estudar galáxias individuais, sua formação, evolução e outras propriedades em mais de 85% da história passada do Universo.
Mais adiante, no entanto, as observações de galáxias e quasares se tornam escassas. Atualmente, apenas um punhado de galáxias muito fracas são vistas aproximadamente 1.200 a 750 milhões de anos após o Big Bang (desvio para o vermelho 5-7). Além disso, o desmaio dessas fontes e o fato de sua luz ser deslocada do óptico para o infravermelho próximo limitaram até agora os estudos.
Uma importante descoberta nessa busca pela galáxia formada mais antiga foi alcançada por uma equipe de astrônomos franceses e suíços [2] usando o Very Large Telescope (VLT) do ESO equipado com o instrumento sensível ao infravermelho próximo ISAAC. Para conseguir isso, eles tiveram que combinar o efeito de amplificação da luz de um aglomerado de galáxias - um telescópio gravitacional - com o poder de captação de luz do VLT e as excelentes condições do céu predominantes em Paranal.
Procurando galáxias distantes
A busca por objetos tão fracos e esquivos exige uma abordagem particular.
Primeiro, imagens muito profundas de um aglomerado de galáxias chamado Abell 1835 foram obtidas usando o instrumento infravermelho próximo ISAAC no VLT. Esses aglomerados maciços relativamente próximos são capazes de dobrar e amplificar a luz das fontes de fundo - um fenômeno chamado Gravitational Lensing e previsto pela teoria da Relatividade Geral de Einstein.
Essa amplificação natural permite aos astrônomos espiar galáxias que, de outra forma, seriam muito fracas para serem vistas. No caso da galáxia recém-descoberta, a luz é amplificada aproximadamente 25 a 100 vezes! Combinado com o poder do VLT, foi possível imaginar e até capturar um espectro dessa galáxia. De fato, a amplificação natural aumenta efetivamente a abertura do VLT de 8,2 ma 40-80 m.
As imagens profundas do infravermelho próximo, obtidas em diferentes comprimentos de onda, permitiram aos astrônomos caracterizar as propriedades de alguns milhares de galáxias na imagem e selecionar algumas delas como galáxias potencialmente muito distantes. Usando imagens obtidas anteriormente no Telescópio Canadá-França-Havaí (CFHT) em Mauna Kea e imagens do Telescópio Espacial Hubble, verificou-se que essas galáxias não são realmente vistas na óptica. Dessa forma, seis galáxias candidatas a alto desvio para o vermelho foram reconhecidas cuja luz pode ter sido emitida quando o Universo tinha menos de 700 milhões de anos.
Para confirmar e obter uma determinação mais precisa da distância de uma dessas galáxias, os astrônomos obtiveram o tempo discricionário do diretor para usar novamente o ISAAC no VLT, mas desta vez em seu modo espectroscópico. Após vários meses de análise cuidadosa dos dados, os astrônomos estão convencidos de ter detectado uma característica espectral fraca, mas clara, no domínio do infravermelho próximo. Os astrônomos argumentaram que esse recurso é certamente a linha de emissão de Lyman-alfa típica desses objetos. Essa linha, que ocorre no laboratório a um comprimento de onda de 0,1216 µm, ou seja, no ultravioleta, foi esticada até o infravermelho próximo a 1,34 µm, tornando Abell 1835 IR1916 a primeira galáxia conhecida por ter um desvio para o vermelho tão grande quanto 10)
A galáxia mais distante conhecida até hoje
Este é o caso mais forte para um desvio para o vermelho superior ao atual registro espectroscopicamente confirmado em z = 6,6 e o primeiro caso para um desvio para o vermelho de dois dígitos. Escalando a idade do Universo para a vida de uma pessoa (80 anos, digamos), o registro confirmado anterior mostrou uma criança de quatro anos. Com as presentes observações, temos uma foto da criança quando ele tinha dois anos e meio de idade.
A partir das imagens desta galáxia obtidas nas várias bandas de ondas, os astrônomos deduzem que ela está passando por um período de intensa formação estelar. Estima-se que a quantidade de estrelas formadas seja "apenas" 10 milhões de vezes a massa do sol, aproximadamente dez mil vezes menor que a massa da nossa galáxia, a Via Láctea.
Em outras palavras, o que os astrônomos veem é o primeiro bloco de construção das grandes galáxias atuais. Essa descoberta está de acordo com nosso entendimento atual do processo de formação de galáxias, que corresponde a um acúmulo sucessivo de grandes galáxias vistas hoje através de inúmeras fusões de “blocos de construção”, galáxias menores e mais jovens formadas no passado.
São esses blocos de construção que podem ter fornecido as primeiras fontes de luz que levantaram a névoa sobre o Universo e acabaram com a Idade das Trevas.
Para Roser Pell ?, do Observatório Midi-Pirineus (França) e co-líder da equipe, “essas observações mostram que sob excelentes condições do céu, como as do Observatório Paranal do ESO, e usando lentes gravitacionais fortes, observações diretas galáxias distantes próximas à Idade das Trevas são viáveis com os melhores telescópios terrestres. ”
O outro co-líder da equipe, Daniel Schaerer, do Observatório e Universidade de Genebra (Suíça), está empolgado: "Essa descoberta abre caminho para futuras explorações das primeiras estrelas e galáxias no início do Universo".
Mais Informações
As informações apresentadas neste press release são baseadas em um artigo de pesquisa na revista européia de pesquisa “Astronomy & Astrophysics” (A&A, volume 416, página L35; “observações ISAAC / VLT de uma galáxia com lente a z = 10,0” por Roser Pell? Daniel Schaerer, Johan Richard, Jean-François Le Borgne e Jean-Paul Kneib). Está disponível na web no site da EDP.
Explicações e imagens adicionais estão disponíveis na página dos autores, em http://obswww.unige.ch/sfr e http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
