Uma equipe de astrofísicos, usando o observatório W. M. Keck no Havaí, mediu com sucesso a galáxia mais distante já registada e, ainda mais interessante, capturou as suas emissões de hidrogênio quando o Universo tinha menos de 600 milhões de anos.
© Caltech/Adi Zitrin (ilustração do progresso feito nos últimos anos no estudo da história cósmica)
Além disso, o método de detecção da galáxia, apelidada de EGSY8p7, fornece dados importantes sobre como as primeiras estrelas no Universo iluminaram-se após o Big Bang.
Usando o poderoso espectrógrafo infravermelho do observatório Keck, chamado MOSFIRE, a equipe datou a galáxia através da detecção da sua linha Lyman-alpha de emissão, uma assinatura de hidrogênio gasoso e quente, aquecido pela forte emissão de raios ultravioleta proveniente de estrelas recém-nascidas. Embora esta seja uma assinatura detectada frequentemente em galáxias próximas, a detecção da emissão Lyman-alpha a distâncias tão grandes é inesperada, uma vez que é facilmente absorvida pelos inúmeros átomos de hidrogênio que se pensa permearem o espaço entre galáxias nos primórdios do Universo. O resultado fornece novas informações sobre a "reionização cósmica", o processo através do qual as nuvens escuras de hidrogênio foram divididas nos seus prótons e elétrons constituintes pela primeira geração de estrelas.
"Vemos frequentemente a linha de emissão Lyman-alpha do hidrogênio em objetos próximos, pois é um dos marcadores mais confiáveis da formação estelar," afirma o astrônomo Adi Zitrin, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), autor principal do estudo. "No entanto, à medida que penetramos cada vez mais no Universo e, portanto, cada vez mais no passado, o espaço entre as galáxias contém um número crescente de nuvens escuras de hidrogênio que absorvem este sinal."
Um trabalho recente descobriu que a fração de galáxias que mostram esta linha proeminente diminui acentuadamente depois dos primeiros bilhões de anos do Universo, o que equivale a um desvio para o vermelho de aproximadamente 6. O desvio para o vermelho é uma medida de quanto o Universo se expandiu desde que a luz saiu de uma fonte distante e só pode ser determinado para objetos tênues com um espectrógrafo acoplado a um telescópio grande e poderoso como os telescópios gêmeos de 10 metros do observatório Keck.
"O aspeto surpreendente da presente descoberta é que detectamos esta linha Lyamn-alpha numa galáxia aparentemente tênue com um desvio para o vermelho de 8,68, correspondendo a uma altura em que o Universo deveria estar repleto de nuvens absorventes de hidrogênio," explica Richard Ellis, coautor e astrônomo do Caltech. "Para além de quebrar o recorde anterior de desvio para o vermelho de 7,73, também obtido no observatório Keck, esta detecção diz-nos algo novo sobre o modo como o Universo evoluiu nas suas primeiras centenas de milhões de anos."
As simulações computacionais da reionização cósmica sugerem que o Universo era totalmente opaco à radição Lyman-alpha nos primeiros 400 milhões de anos da histórica cósmica e, gradualmente, à medida que as primeiras galáxias nasciam, a intensa radiação ultravioleta das suas estrelas jovens "queimou" este hidrogênio obscurecedor em bolhas de raio cada vez maior que, eventualmente, se sobrepuseram para que todo o espaço entre as galáxias se tornasse "ionizado", isto é, composto por elétrons e prótons livres. Neste ponto, a radiação Lyman-alpha ficou livre para viajar desimpedida através do espaço.
Pode ser que a galáxia observada, EGSY8p7, que é invulgarmente luminosa, tenha propriedades especiais que lhe permitiram criar uma grande bolha de hidrogênio ionizado muito mais cedo do que o possível para galáxias mais representativas deste momento," afirma Sirio Belli, estudante do Caltech que ajudou a fazer as observações principais. "Descobriu-se que EGSY8p7 é luminosa, que tem um grande desvio para o vermelho, e as suas cores medidas pelos telescópios Hubble e Spitzer indicam que poderá ser alimentada por uma população de estrelas excecionalmente quentes."
Tendo em conta que a descoberta de uma fonte tão precoce, com radiação Lyman-alpha assim tão poderosa, é algo inesperada, fornece uma nova visão sobre o modo como as galáxias contribuíram para o processo da reionização. É possível que o processo seja irregular, que algumas regiões do espaço evoluam mais rapidamente que outras. Por exemplo, devido a variações na densidade da matéria de lugar para lugar. Alternativamente, a EGSY8p7 poderá ser o primeiro exemplo de uma geração antecipada com radiação ionizante invulgarmente forte.
"Em alguns aspetos, o período de reionização cósmica é a peça que faltava na nossa compreensão geral da evolução do Universo," afirma Zitrin. "Além de empurrar a fronteira para uma época em que o Universo tinha apenas 600 milhões de anos, o surpreendente desta descoberta é que o estudo de fontes como a EGSY8p7 vai fornecer novos dados sobre como este processo ocorreu."
O artigo científico sobre o assunto será publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: W. M. Keck Observatory
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