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DESCOBERTA A GALÁXIA MAIS DISTANTE CONHECIDA
25 de Outubro de 2013

 

Astrónomos descobriram e mediram a distância da galáxia mais longínqua já descoberta. A galáxia é vista apenas 700 milhões de anos após o Big Bang.

Embora as observações com o Telescópio Hubble da NASA já tenham identificado muitas outras candidatas no Universo jovem, incluindo algumas que talvez sejam ainda mais distantes, esta galáxia é a mais longínqua e antiga que pode ser definitivamente confirmada com observações de seguimento do Telescópio Keck I, um dos maiores telescópios terrestres.

Os resultados foram publicados ontem na revista Nature.

"Queremos estudar galáxias muito distantes para aprender como mudam com o tempo, o que nos ajuda a compreender a formação da Via Láctea," afirma Steven Finkelstein da Universidade do Texas.

Isso é o que faz com que esta distância confirmada seja tão excitante, porque "temos um vislumbre das condições de quando o Universo tinha apenas 5% da sua idade actual de 13,8 mil milhões de anos," afirma Casey Papovich da mesma universidade, o segundo autor do estudo.

Os astrónomos podem estudar como as galáxias evoluem porque a luz viaja a uma certa velocidade, aproximadamente 300.000 quilómetros por segundo. Assim, quando olhamos para objectos distantes, vemo-los como apareciam no passado. Quanto mais longe os astrónomos conseguem empurrar as suas observações, mais distante no passado conseguem ver.

No entanto, quando se trata de fazer conclusões acerca de evolução galáctica, o diabo está nos detalhes. "Antes que possamos tirar fortes conclusões sobre como as galáxias evoluem, temos que ter a certeza que estamos observando as galáxias certas."

Isto significa que os astrónomos têm que utilizar métodos rigorosos para medir a distância até estas galáxias, para entender em que época do Universo estão.

A equipa de Finkelstein seleccionou esta galáxia, e dezenas de outras, para acompanhamento a partir das aproximadamente 100.000 galáxias descobertas no estudo CANDELS (Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey) do Hubble, de que Finkelstein faz parte. O CANDELS é o maior projecto na história do Hubble e usou mais de um mês de tempo de observação do telescópio.

A equipa procurou galáxias que podiam ser extremamente distantes, com base nas suas cores em imagens do Hubble. Este método é bom, mas não infalível, realça Finkelstein. O uso de cores para classificar galáxias é complicado porque objectos mais próximos podem disfarçar-se de galáxias distantes.

Assim, para medir a distância destas galáxias potencialmente primitivas de modo definitivo, os astrónomos usam espectroscopia - especificamente, vêm quanto da luz da galáxia foi desviada para a extremidade vermelha do espectro durante a sua viagem até à Terra por causa da expansão do Universo. Este fenómeno é chamado de "desvio para o vermelho".

A equipa usou o telescópio Keck I do Observatório Keck no Hawaii, um dos maiores telescópios ópticos/infravermelhos do mundo, para medir o desvio para o vermelho da galáxia CANDELS designada z8_GND_5296 em 7,51, o desvio mais alto já confirmado. O desvio para o vermelho significa que esta galáxia vem de um tempo apenas 700 milhões de anos após o Big Bang.

O Keck I foi equipado com o novo instrumento MOSFIRE, que tornou a medição possível, acrescenta Finkelstein. "O instrumento é espectacular. Não só é sensível, como pode observar vários objectos ao mesmo tempo". Ele explicou que foi esta última vantagem que permitiu à sua equipa observar 43 galáxias CANDELS em apenas duas noites no Keck e obter observações de maior qualidade do que seria possível em qualquer outro lugar.

Os cientistas são capazes de medir com precisão as distâncias de galáxias medindo uma característica do elemento hidrogénio chamada transição Lyman alpha, que emite intensamente em galáxias distantes. É detectada em quase todas as galáxias vistas a partir dos mil milhões de anos após o Big Bang, mas para chegar ainda mais longe, a linha de emissão do hidrogénio, por alguma razão, torna-se cada vez mais difícil de ver.

Das 43 galáxias observadas com o MOSFIRE, a equipa de Finkelstein detectou esta característica Lyman alpha em apenas uma. "Ficámos contentes em ver esta galáxia," afirma Finkelstein. "E então o nosso próximo pensamento foi, 'porque é que não vimos mais? Estamos a usar o melhor instrumento no melhor telescópio com a melhor amostra galáctica. Tivemos o melhor tempo - foi lindo. E mesmo assim, vimos apenas esta linha de emissão de uma galáxia entre uma amostra de 43 observadas, quando esperávamos ver por volta de seis. O que está a acontecer?'".

Os investigadores suspeitam que possam ter acertado numa época em que o Universo fazia a sua transição entre um estado opaco, em que a maior parte do hidrogénio gasoso entre as galáxias era neutro, até um estado translúcido onde a maioria do hidrogénio é ionizado (chamada de Era de Re-ionização). Portanto, não é que as galáxias distantes não estejam lá. Pode ser que estejam escondidas de detecção por uma parede de hidrogénio neutro, que bloqueia o sinal Lyman alpha que a equipa procurava.

Embora os astrónomos tenham detectado apenas uma galáxia a partir da sua amostra CANDELS, acabou por ser extraordinário. Além da sua grande distância, as observações da equipa mostraram que a galáxia z8_GND_5296 forma estrelas extremamente rápido - produzindo estrelas a uma taxa 150 vezes superior à da nossa Via Láctea. Este novo recorde de distância reside na mesma parte do céu que o detentor anterior (desvio para o vermelho de 7,2), que também passa a ter uma elevada taxa de formação estelar.

"Por isso estamos a aprender algo sobre o Universo distante," afirma Finkelstein. "Existem muitas mais regiões de extrema formação estelar do que pensávamos... Deve haver um bom número delas se encontramos duas na mesma área do céu."

Além dos seus estudos com o Keck, a equipa também observou z8_GND_5296 no infravermelho com o Telescópio Espacial Spitzer da NASA. O Spitzer mediu a quantidade de oxigénio ionizado que a galáxia contém, o que ajuda a fixar a taxa de formação de estrelas. As observações do Spitzer também ajudaram a descartar outros tipos de objectos que podiam disfarçar-se de galáxia extremamente distante, como uma galáxia mais próxima particularmente poeirenta.

A equipa tem confiança nos seus estudos futuros da região. A Universidade do Texas em Austin é um dos sócios fundadores do GMT (Giant Magellan Telescope) de 25 metros, que em breve começará construção nas montanhas do Chile. Este telescópio terá cerca de cinco vezes o poder de captação de luz do Keck e será sensível a linhas de emissão muito mais fracas, bem como a galáxias ainda mais distantes. Embora as observações actuais estejam apenas a começar a determinar o momento da re-ionização, é necessário mais trabalho.

"É improvável que o processo de re-ionização seja muito repentino," afirma Finkelstein. "Com o GMT, vamos detectar muitas mais galáxias, empurrando o nosso estudo do Universo distante para ainda mais perto do Big Bang."

Links:

Núcleo de Astronomia do CCVAlg:
2012/12/14 - Astrónomos descobrem galáxias perto de "madrugada cósmica"
2012/09/21 - Telescópios da NASA espiam galáxia ultra-distante
2012/06/05 - Descoberta a galáxia mais distante da "alvorada cósmica"
2011/01/28 - Hubble descobre a mais distante galáxia do Universo conhecido
2010/10/22 - Medida a galáxia mais distante

Notícias relacionadas:
Observatório McDonald (comunicado de imprensa)
Universidade do Texas em Austin (comunicado de imprensa)
Observatório Keck (comunicado de imprensa)
Nature (requer subscrição)
Astronomy
SPACE.com
Universe Today
PHYSORG
redOrbit
National Geographic
Discover
BBC News
UPI.com
io9

Universo:
Universo (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)

Galáxias:
Wikipedia
CCVAlg - O que são as galáxias?
CCVAlg - A descoberta das galáxias
CCVAlg - Galáxias espirais
CCVAlg - Galáxias espiral-barradas

Observatório W. M. Keck:
Página oficial
Wikipedia

CANDELS:
Página oficial
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
SpaceTelescope.org
Wikipedia

Telescópio Espacial Spitzer:
Página oficial 
NASA
Centro Espacial Spitzer 
Wikipedia

GMT (Giant Magellan Telescope):
Página oficial
Wikipedia


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Impressão de artista da galáxia z8_GND_5296.
Crédito: V. Tilvi, S. L. Finkelstein, C. Papovich, Equipa de Arquivo do Hubble
(clique na imagem para ver versão maior)


Imagem do estudo CANDELS pelo Hubble que realça a galáxia z8_GND_5296.
Crédito: V. Tilvi, S. L. Finkelstein, C. Papovich, A. Koekemoer, CANDELS e STScI/NASA
(clique na imagem para ver versão maior)

 
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