Na busca de aprender como o nosso Universo surgiu, os cientistas investigaram muito profundamente o espaço (e, portanto, muito tempo atrás). Por fim, seu objetivo é determinar quando as primeiras galáxias do nosso Universo se formaram e que efeito elas tiveram na evolução cósmica. Esforços recentes para localizar essas formações mais antigas sondaram distâncias de até 13 bilhões de anos-luz da Terra - ou seja, cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang.
A partir disso, os cientistas agora são capazes de estudar como as galáxias primitivas afetaram a matéria ao seu redor - em particular, a reionização de átomos neutros. Infelizmente, a maioria das galáxias primitivas é muito fraca, o que dificulta o estudo de seu interior. Mas, graças a uma pesquisa recente realizada por uma equipe internacional de astrônomos, uma galáxia mais luminosa e massiva foi descoberta, o que poderia fornecer uma visão clara de como as galáxias iniciais levaram à reionização.
O estudo que detalha suas descobertas, intitulado “Propriedades ISM de uma galáxia massiva empoeirada em forma de estrela, descoberta em z ~ 7 ", foi publicado recentemente em As Cartas do Jornal Astrofísico.Liderada por pesquisadores do Instituto Max Planck de Radioastronomia, em Bonn, na Alemanha, a equipe contou com os dados da pesquisa do Telescópio Polo Sul (SPT) -SZ e do ALMA para detectar uma galáxia que existia 13 bilhões de anos atrás (apenas 800 milhões de anos depois). a grande explosão).
De acordo com o modelo de cosmologia do Big Bang, a reionização refere-se ao processo que ocorreu após o período conhecido como "Idade das Trevas". Isso ocorreu entre 380.000 e 150 milhões de anos após o Big Bang, onde a maioria dos fótons do Universo estava interagindo com elétrons e prótons. Como resultado, a radiação desse período é indetectável por nossos instrumentos atuais - daí o nome.
Pouco antes desse período, ocorreu a "recombinação", onde os átomos de hidrogênio e hélio começaram a se formar. Inicialmente ionizadas (sem elétrons ligados a seus núcleos) essas moléculas gradualmente capturaram íons à medida que o Universo esfriava, tornando-se neutro. Durante o período que se seguiu - ou seja, entre 150 milhões a 1 bilhão de anos após o Big Bang - a estrutura em larga escala do Universo começou a se formar.
Intrínseco a isso foi o processo de reionização, onde as primeiras estrelas e quasares se formaram e sua radiação reionizou o Universo circundante. Portanto, está claro por que os astrônomos querem investigar esta era do Universo. Ao observar as primeiras estrelas e galáxias, e que efeito elas tiveram no cosmos, os astrônomos terão uma imagem mais clara de como esse período inicial levou ao Universo como o conhecemos hoje.
Felizmente para a equipe de pesquisa, sabe-se que as galáxias maciças e formadoras de estrelas desse período contêm uma grande quantidade de poeira. Embora muito fracas na banda óptica, essas galáxias emitem forte radiação nos comprimentos de onda do submilímetro, o que as torna detectáveis usando os telescópios avançados de hoje - incluindo o Telescópio do Polo Sul (SPT), o Atacama Pathfinder Experiment (APEX) e Atacama Large Millimeter Array (ALMA )
Para o estudo deles, Strandet e Weiss confiaram nos dados do SPT para detectar uma série de galáxias empoeiradas do Universo primitivo. Como Maria Strandet e Axel Weiss, do Instituto Max Planck de Radioastronomia (e principal autor e co-autores do estudo, respectivamente) disseram à Space Magazine por e-mail:
“Usamos luz com comprimento de onda de cerca de 1 mm, que pode ser observada por telescópios mm como SPT, APEX ou ALMA. Nesse comprimento de onda, os fótons são produzidos pela radiação térmica da poeira. A beleza de usar esse longo comprimento de onda é que, para um grande intervalo de desvio para o vermelho (tempo de retorno), o escurecimento das galáxias [causado] pelo aumento da distância é compensado pelo desvio para o vermelho - de modo que a intensidade observada é independente do desvio para o vermelho. Isso ocorre porque, para galáxias com maior desvio para o vermelho, observamos comprimentos de onda intrinsecamente mais curtos (em (1 + z)), onde a radiação é mais forte para um espectro térmico como o espectro de poeira. ”
Isso foi seguido por dados do ALMA, que a equipe usou para determinar a distância das galáxias, observando o comprimento de onda com desvio vermelho das moléculas de monóxido de carbono em seus meios interestelares (ISM). De todos os dados coletados, eles foram capazes de restringir as propriedades de uma dessas galáxias - SPT0311-58 - observando suas linhas espectrais. Ao fazer isso, eles determinaram que essa galáxia existia apenas 760 milhões de anos após o Big Bang.
"Como a intensidade do sinal em 1 mm é independente do desvio para o vermelho (tempo de retorno), não temos uma pista a priori se um objeto estiver relativamente próximo (no sentido cosmológico) ou na época da reionização", disseram eles. “É por isso que realizamos uma grande pesquisa para determinar os desvios para o vermelho por meio da emissão de linhas moleculares usando o ALMA. O SPT0311-58 é o maior objeto de desvio para o vermelho descoberto nesta pesquisa e, de fato, a galáxia em formação de estrelas empoeirada mais distante e massiva até agora descoberta. ”
A partir de suas observações, eles também determinaram que o SPT0311-58 tem uma massa de cerca de 330 bilhões de massas solares, que é cerca de 66 vezes mais que a Via Láctea (que possui cerca de 5 bilhões de massas solares). Eles também estimaram que ele está formando novas estrelas a uma taxa de vários milhares por ano, o que poderia ser o caso de galáxias vizinhas datadas desse período.
Este objeto raro e distante é um dos melhores candidatos ainda para estudar como era o Universo primitivo e como ele evoluiu desde então. Isso, por sua vez, permitirá que astrônomos e cosmólogos testem a base teórica da teoria do Big Bang. Como Strandet e Weiss disseram à Space Magazine sobre sua descoberta:
“Esses objetos são importantes para entender a evolução das galáxias como um todo, já que as grandes quantidades de poeira já presentes nessa fonte, apenas 760 milhões de anos após o Big Bang, significa que é um objeto extremamente massivo. O mero fato de que galáxias massivas já existiam quando o Universo ainda era tão jovem impõe fortes restrições à nossa compreensão do acúmulo de massa de galáxias. Além disso, o pó precisa se formar em um tempo muito curto, o que fornece informações adicionais sobre a produção de pó da primeira população estelar. ”
A capacidade de olhar mais fundo no espaço, e mais no tempo, levou a muitas descobertas surpreendentes nos últimos tempos. E estes, por sua vez, desafiaram algumas de nossas suposições sobre o que aconteceu no Universo e quando. E no final, eles estão ajudando os cientistas a criar um relato mais detalhado e completo da evolução cósmica. Algum dia em breve, podemos até ser capazes de sondar os primeiros momentos do Universo e observar a criação em ação!
