Astrónomos combinaram uma lente gravitacional natural e uma rede sofisticada de telescópios para obter a vista mais detalhada de "fábricas estelares" numa galáxia a 10 mil milhões de anos-luz da Terra. Eles descobriram que a galáxia distante, conhecida como SMM J2135-0102, está a fabricar novas estrelas 250 vezes mais depressa que a nossa Galáxia, a Via Láctea.

Também localizaram quatro regiões discretas de formação estelar dentro da galáxia, cada com mais de 100 vezes o brilho de locais (tais como a Nebulosa de Orionte) onde as estrelas se formam na nossa Galáxia. Esta é a primeira vez que os astrónomos foram capazes de estudar propriedades de regiões de formação estelar individuais numa galáxia tão longe da Terra.

"Para um leigo, as nossas imagens parecem desfocadas, mas para nós, mostram o requintado detalhe de um ovo Fabergé," afirma Steven Longmore do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (CfA). Longmore é um dos autores do estudo que descreve estes achados, publicado online na edição de 21 de Março da Nature.

Devido ao tempo que demora para a luz chegar até nós, vemos a galáxia como existia apenas 3 mil milhões de anos após o Big Bang. Tinha o tamanho da Via Láctea nessa altura. Se a pudéssemos ver como é agora, 10 mil milhões de anos depois, seria uma gigante galáxia elíptica muito mais massiva que a nossa.

"Esta galáxia é o equivalente a um adolescente atravessando uma fase de crescimento," afirma Mark Swinbank da Universidade de Durham, autor principal do artigo. "Se a pudéssemos ver hoje como um 'adulto', veríamos o equivalente galáctico a um alto jogador de basquetebol."

Do nosso ponto de vista, SMM J2135-0102 está localizada por trás de um enorme enxame de galáxias vizinhas. A gravidade do enxame age como uma lente para ampliar a galáxia mais distante por um factor de 16, tanto em tamanho aparente como em brilho, tornando visíveis detalhes que de outro modo seriam imperceptíveis.

A galáxia, embora altamente obscurecida por poeira em comprimentos de onda visíveis, emite grandes quantidades de radiação em comprimentos de onda submilimétricos (perto da região rádio do espectro). De facto, é a galáxia submilimétrica mais brilhante conhecida, o que a torna num alvo óbvio para o SMA (Submillimeter Array).

O SMA é um interferómetro de 8 elementos que opera nos comprimentos de onda entre 0,3 e 2 milímetros, localizado no topo do Mauna Kea no Hawaii. Combinado com a ampliação natural da lente gravitacional, a rede providenciou observações de extrema alta resolução - o equivalente a usar um telescópio para avistar uma moeda a mais de 600 km de distância. Isto forneceu um nível de detalhe para uma galáxia a 10 mil milhões de anos-luz de distância comparável às melhores observações de galáxias vizinhas, ricas em formação estelar.

Devido à poeira obscurecente, a distância à galáxia não pôde ser determinada por observações no visível. Para essa tarefa, os astrónomos usaram um instrumento único, denominado "Zpectómetro", acoplado ao Telescópio Robert C. Byrd Green Bank do NRAO (National Radio Astronomy Observatory). Este instrumento foi capaz de determinar a distância da galáxia ao medir a emissão de rádio por moléculas de monóxido de carbono. A medição precisa da distância permitiu aos cientistas determinar o "efeito exacto que a lente gravitacional teria na galáxia, e por isso exactamente como a galáxia seria na ausência da lente," de acordo com Andrew Baker, da Universidade de Rutgers.

Os dados do SMA revelaram quatro regiões de formação estelar extremamente brilhantes. As grandes luminosidades, 100 vezes maior que as galáxias vizinhas normais, implicam uma elevada taxa de formação estelar.

"Nós não sabemos com certeza o porquê das estrelas estarem a formar-se tão rapidamente, mas o nosso resultado sugere que as estrelas formaram-se muito mais eficientemente no princípio do Universo do que agora," afirma Swinbank.

Os seus resultados fornecem novos dados sobre uma altura crítica da história do Universo. SMM J2135-0102 é observada aquando do nascimento da maioria das estrelas, e por isso quando muitas das propriedades das galáxias vizinhas foram definidas. Ao estudar esta e outras galáxias distantes no jovem Universo, os astrónomos esperam aprender mais sobre a história da Via Láctea e de outras galáxias vizinhas.

Estudos futuros poderão identificar mais alvos para o SMA e para a próxima geração de telescópios, como o ALMA (Atacama Large Milimeter Array).

"Isto permitir-nos-á testar com exactidão quão genéricos são os nossos resultados: será que a formação estelar que ocorre nestas galáxias é sempre tão vigorosa? Ou estamos apenas a observar uma galáxia numa altura muito especial?" inquire Longmore.

Links:

Notícias relacionadas:
CfA (comunicado de imprensa)
Universidade de Durham (comunicado de imprensa)
ESO (comunicado de imprensa)
Artigo científico (em formato PDF)
Nature (requer subscrição)
Universe Today
PHYSORG.com
New Scientist

Lentes gravitacionais:
Wikipedia

Submillimeter Array:
Página oficial
Wikipedia

Telescópio Robert C. Byrd Green Bank:
Página oficial
Wikipedia

A galáxia distante, SMM J2135-0102, vista aqui em observações de 870 micrómetros pelo SMA, foi ampliada gravitacionalmente por um enxame galáctico no pano da frente. A luz da galáxia foi ampliada e distorcida pela gravidade para produzir imagens de cada das 4 regiões de formação estelar (legendadas de A a D). Se a galáxia fosse observada sem distorção, apareceria como a pequena imagem no canto superior esquerdo. As regiões A e D estão separadas por menos de 6000 anos-luz. A pequena imagem no canto inferior direito mostra a resolução da imagem do SMA.
Crédito: Mark Swinbank (Durham) e Steven Longmore (SAO)
(clique na imagem para ver versão maior)

Esta composição mostra a descoberta da galáxia gigante SMM J2135-0102. A imagem à esquerda mostra o enxame galáctico MACS J2135-010217 (centro), que age como lente gravitacional sobre SMM J2135-0102. A imagem do canto superior direito mostra a galáxia em comprimentos de onda submilimétricos com a câmara LABOCA no telescópio APEX. A imagem no canto inferior direito foi otbida pelo SMA e revela as nuvens onde as estrelas se formam na galáxia com grande precisão. A nossa vista da galáxia é ampliada pela lente gravitacional, o que também produz uma imagem dupla; as 8 aparentes regiões nas observações do SMA na realidade representam 4 regiões distintas de formação estelar na galáxia.
Crédito: ESO/APEX/M. Swinbank et al.; NASA/ESA/Telescópio Espacial Hubble & SMA
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