HUBBLE FAZ DESCOBERTA SURPREENDENTE NO UNIVERSO PRIMITIVO 5 de junho de 2020
Novos resultados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA sugerem que a formação das primeiras estrelas e galáxias no início do Universo ocorreu mais cedo do que se pensava anteriormente. Uma equipa europeia de astrónomos não encontrou evidências da primeira geração de estrelas, conhecida como População III, até uma altura no passado em que o Universo tinha menos de mil milhões de anos.
Crédito: ESA/Hubble, M. Kornmesser
Novos resultados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA sugerem que a formação das primeiras estrelas e galáxias no início do Universo ocorreu mais cedo do que se pensava anteriormente. Uma equipa europeia de astrónomos não encontrou evidências da primeira geração de estrelas, conhecida como População III, até uma altura no passado em que o Universo tinha apenas 500 milhões de anos.
A exploração das primeiras galáxias continua a ser um desafio significativo na astronomia moderna. Não sabemos quando ou como as primeiras estrelas e galáxias do Universo se formaram. Estas perguntas podem ser abordadas com o Telescópio Espacial Hubble através de observações profundas. O Hubble permite que os astrónomos vejam o Universo até 500 milhões de anos após o Big Bang.
Uma equipa de investigadores europeus, liderada por Rachana Bhatawdekar da ESA, decidiu estudar a primeira geração de estrelas no início do Universo. Conhecidas como estrelas de População III (cujo nome surgiu porque os astrónomos já tinham classificado estrelas da Via Láctea como População I, estrelas como o Sol, ricas em elementos mais pesados, e População II, estrelas mais velhas com um conteúdo baixo de elementos pesados, encontradas no bojo e no halo da Via Láctea e em enxames globulares), estas estrelas foram forjadas a partir do material primordial que emergiu do Big Bang. As estrelas de População III devem ter sido formadas exclusivamente com hidrogénio, hélio e lítio, os únicos elementos que existiam antes dos processos nos núcleos dessas estrelas produzirem elementos mais pesados, como oxigénio, azoto, carbono e ferro.
Bhatawdekar e a sua equipa investigaram o Universo primitivo cerca de 500 milhões a mil milhões de anos após o Big Bang estudando o enxame MACSJ0416 e o seu campo paralelo com o Telescópio Espacial Hubble (com dados de suporte do Telescópio Espacial Spitzer da NASA e do VLT do ESO). "Não encontrámos evidências destas estrelas de primeira geração, ou População III, neste intervalo de tempo cósmico," disse Bhatawdekar acerca dos novos resultados.
Isto foi alcançado usando o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) e o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Telescópio Espacial Hubble, como parte do programa Frontier Fields do Hubble. Este programa (que observou seis distantes enxames galácticos de 2012 a 2017) produziu as observações mais profundas alguma vez feitas de enxames de galáxias e das galáxias localizadas atrás deles que foram ampliadas pelo efeito das lentes gravitacionais, revelando galáxias 10 a 100 vezes mais ténues do que as observadas anteriormente. As massas dos enxames galácticos em primeiro plano são grandes o suficiente para curvar e ampliar a luz dos objetos mais distantes atrás deles. Isto permite que o Hubble use estas lupas cósmicas para estudar objetos que estão para lá das suas capacidades operacionais nominais.
Bhatawdekar e a sua equipa desenvolveram uma nova técnica que remove a luz das galáxias brilhantes em primeiro plano que constituem estas lentes gravitacionais. Isto permitiu-lhes descobrir galáxias com massas mais baixas do que as observadas anteriormente com o Hubble, a uma distância correspondente a quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos. Neste ponto do tempo cósmico, a falta de evidências para populações estelares exóticas e a identificação de muitas galáxias de baixa massa suporta a sugestão de que estas galáxias são os candidatos mais prováveis à reionização do Universo. Este período de reionização no início do Universo é quando o meio intergaláctico neutro foi ionizado pelas primeiras estrelas e galáxias.
"Estes resultados têm profundas consequências astrofísicas, pois mostram que as galáxias devem ter-se formado muito antes do que pensávamos," disse Bhatawdekar. "Isto também apoia fortemente a ideia de que galáxias de baixa massa/ténues no início do Universo são responsáveis pela ionização."
Estes resultados, baseados num artigo científico anterior de 2019 e noutro artigo que será publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, também sugerem que a formação mais precoce de estrelas e galáxias ocorreu muito antes do que pode ser investigado com o Telescópio Espacial Hubble. Isto deixa uma área empolgante de investigação adicional para o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA - para estudar as primeiras galáxias do Universo.
Esta imagem obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra o enxame galáctico MACS J0416. É um de seis enxames estudados pelo programa Frontier Fields do Hubble, que obteve as imagens mais profundas de lentes gravitacionais.
Os cientistas usam a luz intraenxame (visível a azul) para estudar a distribuição da matéria escura dentro do aglomerado.
Crédito: NASA, ESA e M. Montes (Universidade de Nova Gales do Sul, Sydney, Austrália)
