Espiando através de uma lupa cósmica gigante, o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA detectou uma galáxia pequena e tênue, uma das galáxias mais distantes já observadas.
© NASA/J. Lotz/STScI (aglomerado de galáxias Abell 2744)
O pequeno objeto está a uma distância estimada em mais de 13 bilhões de anos-luz. Esta galáxia fornece um olhar sobre os anos mais jovens do Universo e pode ser apenas a ponta do iceberg.
"Esta galáxia é um exemplo do que se suspeita ser uma população abundante e subjacente de objetos extremamente pequenos e tênues que existiam cerca de 500 milhões de anos após o Big Bang, o início do Universo," explica o líder do estudo Adi Zitrin do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, no estado americano da Califórnia. "A descoberta diz-nos que galáxias tênues como esta existem, e que devemos continuar à sua procura e à procura de objetos ainda mais fracos, a fim de podermos entender como as galáxias e o Universo têm evoluído ao longo do tempo."
A galáxia foi detectada pelo programa Frontier Fields, um esforço ambicioso de três anos que junta o Hubble a outros grandes observatórios, o telescópio espacial Spitzer e o observatório de raios X Chandra, para examinar o Universo primordial ao estudar grandes aglomerados de galáxias. Estes aglomerados são tão maciços que a sua gravidade curva a luz que passa por eles, ampliando, iluminando e distorcendo objetos de fundo num fenômeno chamado lente gravitacional. Estas lentes poderosas permitem encontrar muitas estruturas tênues e distantes que de outra forma seriam demasiado fracas para observar.
A descoberta foi feita usando o poder de lente do gigantesco aglomerado de galáxias Abell 2744, apelidado de Aglomerado de Pandora, que produziu três imagens ampliadas da mesma galáxia tênue. Cada imagem ampliada torna a galáxia 10 vezes maior e mais brilhante do que seria sem as qualidades de ampliação do aglomerado.
A galáxia mede uns meros 850 anos-luz de diâmetro, 500 vezes mais pequena que a nossa Via Láctea, e tem uma massa estimada correspondente a apenas 40 milhões de sóis. A nossa Galáxia, em comparação, tem uma massa estelar de várias centenas de bilhões de sóis. E a galáxia forma aproximadamente uma estrela a cada três anos, ao passo que a Via Láctea forma aproximadamente uma estrela por ano. No entanto, tendo em conta o seu tamanho pequeno e baixa massa, Zitrin realça que a galáxia minúscula na verdade está evoluindo rapidamente e formando estrelas de modo eficiente.
Os astrônomos acreditam que galáxias como esta são, provavelmente, pequenos aglomerados de matéria que começou a formar estrelas e a brilhar, mas ainda sem uma forma definida. É possível que o Hubble esteja apenas detectando um aglomerado brilhante devido ao efeito de lente. Isto explicaria porque é que o objeco é mais pequeno que as galáxias típicas dessa época.
A equipe de Zitrin avistou a galáxia gravitacionalmente multiplicada em imagens do aglomerado obtidas no infravermelho próximo e no visível, captadas pelas câmaras WFC3 (Wide Field Camera 3) e ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble. Mas eles precisavam de medir quão longe estava da Terra.
Normalmente, os astrônomos conseguem determinar a distância de um objeto através da sua luz "esticada" à medida que o Universo se expande lentamente. Este efeito é medido com precisão através de espectroscopia, que caracteriza a luz de um objeto. Mas esta galáxia e outros objetos ampliados pelo efeito de lente gravitacional, encontrados neste período jovem do Universo, estão demasiado distantes e são muito tênues para a espectroscopia, por isso utiliza-se a cor de um objeto para estimar a sua distância. A expansão do Universo torna o objeto mais avermelhado de forma previsível possibilitando sua medida.
A equipe de Zitri aplicou a técnica de análise de cor e aproveitou as múltiplas imagens produzidas pela lente gravitacional para confirmar independentemente a estimativa de distância do grupo. Os astrônomos mediram a separação angular entre as três imagens ampliadas da galáxia nas fotos do Hubble. Quanto maior a separação angular devido ao efeito de lente, mais distante está o objeto da Terra.
Para testar este conceito, foi comparada as três imagens ampliadas com as posições de outros objetos de fundo mais próximos e também multiplicados no aglomerado de Pandora. A distância angular entre as imagens ampliadas de galáxias mais próximas era menor.
"Estas medições sugerem que, dada a grande separação angular entre as três imagens da nossa galáxia de fundo, o objeto deve estar muito longe," explica Zitrin. "Também coincide com a estimativa de distância que foi calculada, com base na técnica de análise de cor. Temos uma confiança de 95% na distância deste objeto remoto, com um 'redshift' de 10, uma medida da expansão do espaço desde o Big Bang. A lente tira qualquer dúvida de que este possa ser um objeto próximo altamente avermelhado, que se mascara como um objeto muito mais distante."
Os astrônomos debatem há muito tempo se essas galáxias iniciais podem ter fornecido radiação suficiente para aquecer o hidrogênio que arrefeceu logo após o Big Bang. Pensa-se que este processo, chamado reionização, ocorreu 200 milhões até um bilhão de anos após o nascimento do Universo. A reionização tornou o Universo transparente à luz, permitindo sua observação muito atrás no tempo sem encontrar uma "névoa" de hidrogêio frio.
Os resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: NASA
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