Observações obtidas com o Very Large Telescope do ESO permitiram descobrir a fonte de energia de uma enorme nuvem de gás brilhante no Universo primordial. As observações mostram pela primeira vez que esta "bolha Lyman-alfa" gigante - um dos maiores objectos individuais conhecidos - obtém a sua energia de galáxias presentes no seu interior. A revista Nature publicou estes resultados no dia 18 de Agosto.
Uma equipa de astrónomos utilizou o Very Large Telescope do ESO (VLT) para estudar um objecto bastante invulgar chamado bolha Lyman-alfa. Estas estruturas enormes e muito luminosas são geralmente observadas em regiões do Universo primitivo, onde a matéria se concentra. A equipa descobriu que a radiação emitida por uma destas bolhas é polarizada. A luz polarizada é, por exemplo, utilizada no dia-a-dia para criar efeitos 3D no cinema. Esta é a primeira vez que se encontra polarização numa bolha Lyman-alfa, tornando esta observação importante no sentido de nos ajudar a compreender melhor o porquê do brilho intenso destas bolhas.
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Esta imagem mostra um dos maiores objectos conhecidos do Universo, a bolha Lyman-Alpha LAB-1. A intensa radiação ultravioleta da bolha parece verde após ter sido "esticada" pela expansão do Universo, durante a sua longa viagem até à Terra. Estas novas observações mostram, pela primeira vez, que a luz do objecto é polarizada. Isto significa que a bolha gigante deve ser alimentada por galáxias embebidas na nuvem.
Crédito: ESO/M. Hayes
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"Mostrámos pela primeira vez que o brilho destes enigmáticos objectos vem de radiação dispersada, emitida por galáxias brilhantes escondidas no seu interior, em vez de ser o gás espalhado por toda a nuvem que está a brilhar," explica Matthew Hayes (Universidade de Toulouse, França), autor principal do artigo científico que apresenta estes resultados.
As bolhas Lyman-alfa são alguns dos maiores objectos existentes no Universo: nuvens gigantes de hidrogénio gasoso que podem atingir diâmetros de algumas centenas de milhares de anos-luz (umas quantas vezes maiores que a Via Láctea) e que são tão energéticas como as galáxias mais brilhantes. São encontradas tipicamente a grandes distâncias, por isso vemo-las tal como eram quando o Universo tinha apenas alguns milhares de milhões de anos de idade. São por esta razão objectos importantes para o estudo da formação e evolução de galáxias no Universo primordial. Mas a fonte de energia da sua extrema luminosidade assim como a natureza exacta das bolhas tem permanecido pouco clara.
A equipa estudou uma das primeiras bolhas a ser descoberta e também uma das mais brilhantes. Conhecida pelo nome de LAB-1, foi descoberta em 2000 e encontra-se tão distante que a sua radiação levou cerca de 11,5 mil milhões de anos a chegar até nós. Com um diâmetro de cerca de 300.000 anos-luz, é também umas das maiores conhecidas. Possui várias galáxias primordiais no seu interior, incluindo uma galáxia activa.
Existem várias teorias que pretendem explicar as bolhas Lyman-alfa. Uma delas supõe que estes objectos brilham quando gás frio é atraído pela gravidade elevada da bolha e consequentemente aquece. Outra supõe que o brilho se deve a objectos brilhantes existentes no seu interior: galáxias com formação estelar elevada, ou que contêm buracos negros que se encontram a atrair matéria. Estas novas observações mostram que a fonte de energia da LAB-1 deve-se, de facto, a galáxias no seu interior ao invés de gás a ser atraído e aquecido.
A equipa testou as duas teorias fazendo medições para saber se a radiação emitida pela bolha se encontrava polarizada. Ao estudar qual a polarização da radiação, os astrónomos podem inferir sobre os processos físicos que lhe dão origem, ou saber o que lhe aconteceu entre a sua emissão e a sua chegada à Terra. Se for reflectida ou dispersada torna-se polarizada e este efeito pode ser detectado por um instrumento muito sensível. Medir a polarização da radiação emitida por uma bolha Lyman-alfa é, no entanto, algo bastante difícil, já que estes objectos se encontram muito distantes de nós.
"Estas observações nunca poderiam ter sido feitas sem o VLT e o seu instrumento FORS. Precisávamos claramente de duas coisas: um telescópio com um espelho de, pelo menos, oito metros de diâmetro de modo a poder recolher radiação suficiente, e de uma câmara capaz de medir a polarização da radiação. Não existem muitos observatórios no mundo capazes de oferecer uma tal combinação," acrescenta Claudia Scarlata (Universidade do Minnesota, EUA), co-autora do artigo.
Ao observar o seu alvo ao longo de cerca de 15 horas com o Very Large Telescope, a equipa descobriu que a radiação emitida pela bolha Lyman-alfa LAB-1 se encontra polarizada num anel em torno da região central e que não existe polarização no centro. Este efeito é praticamente impossível de obter se a radiação for emitida apenas pelo gás que está a ser atraído pela bolha devido à gravidade, mas é precisamente o que se espera se a radiação tiver origem em galáxias embebidas na região central, antes de ser dispersada pelo gás.
Os astrónomos planeiam agora estudar mais objectos deste tipo no sentido de perceberem se os resultados obtidos para a LAB-1 são válidos para outras bolhas.
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