Foram encontradas pela primeira vez galáxias escuras - uma fase inicial da formação de galáxias prevista pela teoria mas que até agora nunca tinha sido observada. Estes objectos são essencialmente galáxias ricas em gás mas sem estrelas. Utilizando o Very Large Telescope do ESO, uma equipa internacional detectou estes objectos evasivos ao observá-los a brilhar devido a estarem a ser iluminados por um quasar.

As galáxias escuras são galáxias pequenas ricas em gás do Universo primordial, muito pouco eficazes na formação de estrelas. São previstas pelas teorias de formação galáctica e pensa-se que sejam os blocos constituintes das actuais galáxias brilhantes ricas em estrelas. Os astrónomos pensam que estes objectos devem ter alimentado as galáxias maiores com o gás que posteriormente deu origem às estrelas que existem actualmente.

Uma vez que são essencialmente desprovidas de estrelas, estas galáxias escuras não emitem muita radiação, o que as torna muito difíceis de detectar. Durante anos, os astrónomos tentaram desenvolver novas técnicas para confirmar a existência destas galáxias. Pequenos decréscimos em absorção nos espectros de fontes luminosas de fundo apontavam para a sua existência. No entanto, este novo estudo marca a primeira vez que estes objectos foram vistos directamente.

"A nossa aproximação ao problema de detectar uma galáxia escura foi simplesmente a de a iluminar com uma luz brilhante," explica Simon Lilly (ETH Zurich, Suíça), co-autor do artigo científico que descreve o resultado. "Procurámos o brilho fluorescente do gás em galáxias escuras quando estas são iluminadas pela radiação ultravioleta de um quasar próximo muito brilhante. A radiação do quasar ilumina as galáxias escuras num processo semelhante ao das lâmpadas ultravioletas que iluminam as roupas brancas numa discoteca."

A equipa tirou partido da grande área colectora e sensibilidade do VLT (Very Large Telescope) e duma série de exposições muito longas, para detectar o brilho fluorescente extremamente ténue das galáxias escuras. A equipa utilizou o instrumento FORS2 para mapear a região do céu em torno do quasar brilhante HE 0109-3518, à procura da radiação ultravioleta emitida pelo hidrogénio gasoso quando sujeito a radiação intensa. Devido à expansão do Universo, esta radiação é, na realidade, observada com uma tonalidade de violeta quando chega ao VLT.

"Depois de vários anos de tentativas para detectar a emissão fluorescente das galáxias escuras, os nossos resultados demonstram o potencial deste método para descobrir e estudar estes fascinantes objectos previamente invisíveis," afirma Sebastiano Cantalupo (Universidade da Califórnia, Santa Cruz), autor principal do estudo.

A equipa detectou quase 100 objectos gasosos que se situam num raio de alguns milhões de anos-luz do quasar. Depois de uma análise detalhada com o intuito de excluir objectos nos quais a emissão possa estar a vir de formação estelar interna nas galáxias, em vez da radiação do quasar, o número de objectos chegou a 12. São as identificações mais convincentes até à data de galáxias escuras no Universo primordial.

Os astrónomos conseguiram determinar também algumas das propriedades das galáxias escuras. Estimam que a massa do gás nestes objectos seja de cerca de um milhar de milhão de vezes a do Sol, típica de galáxias de pequena massa ricas em gás, existentes no Universo primordial. A equipa conseguiu também estimar que a eficiência da formação estelar é suprimida de um factor maior que 100 relativamente a galáxias típicas com formação estelar encontradas em fases semelhantes na história cósmica.

"As nossas observações com o VLT mostram evidências da existência de nuvens escuras compactas e isoladas. Com este estudo demos um importante passo em frente no sentido de revelar e compreender as fases iniciais da formação de galáxias e de como as galáxias adquirem o seu gás", conclui Sebastiano Cantalupo.

O espectrógrafo de campo integral MUSE, que chegará ao VLT em 2013, será uma ferramenta extremamente poderosa no estudo destes objectos.

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Notícias relacionadas:
ESO (comunicado de imprensa)
Artigo científico (formato PDF)
Universe Today
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ars technica

Galáxias escuras:
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Quasares:
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VLT:
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Esta imagem profunda mostra a região do céu em torno do quasar HE 0109-3518. O quasar está marcado com um círculo vermelho próximo do centro da imagem. A radiação energética do quasar faz com que as galáxias escuras brilhem, ajudando assim os astrónomos a compreender as fases iniciais da formação de galáxias. As imagens ténues do brilho de 12 galáxias escuras estão marcadas com círculos azuis. As galáxias escuras são essencialmente desprovidas de estrelas e por isso não emitem radiação que possa ser detectada pelos telescópios. Este aspecto torna-as virtualmente impossíveis de observar, a menos que sejam iluminadas por uma fonte exterior de luz como, por exemplo, um quasar. Esta imagem combina observações obtidas com o Very Large Telescope, preparado para detectar as emissões fluorescentes produzidas pelo facto do quasar iluminar as galáxias escuras, com dados de cor do Digitized Sky Survey 2.
Crédito: ESO, Digitized Sky Survey 2 e S. Cantalupo (UCSC)
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Esta imagem mostra 12 imagens de pormenor de galáxias escuras. Estes objectos são essencialmente desprovidos de estrelas e seriam por isso normalmente invisíveis aos telescópios. No entanto, o seu gás está a ser iluminado pela intensa radiação que vem de um quasar próximo, tornando-os assim visíveis ao VLT.
Crédito: ESO, Digitized Sky Survey 2 e S. Cantalupo (UCSC)
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