Os astrónomos descobriram um enorme reservatório de gás molecular frio, combustível direto para a formação estelar, em REBELS-25, uma galáxia massiva que forma estrelas.
A equipa, liderada pela Universidade de Leiden, centrou-se em REBELS-25, observada quando o Universo tinha apenas cerca de 700 milhões de anos, aproximadamente 5% da sua idade atual. Os astrónomos utilizam o "desvio para o vermelho" para descrever esta distância, que mede o quanto a expansão do Universo esticou a luz de uma galáxia para comprimentos de onda mais vermelhos. Quanto maior for o desvio para o vermelho, mais longe no tempo estamos a olhar. REBELS-25 situa-se no desvio para o vermelho z=7,3, no meio da Época da Reionização, uma era crucial em que as primeiras estrelas e galáxias transformaram o Universo escuro e neutro no Universo que vemos hoje à nossa volta.
As galáxias crescem transformando gás em estrelas, sendo o gás molecular frio o principal combustível. Até agora, os astrónomos suspeitavam que as galáxias brilhantes, massivas e primitivas possuíam enormes reservatórios de gás, mas ninguém os tinha detetado diretamente a estas distâncias.
Os cientistas utilizaram o VLA (Very Large Array) da NSF (National Science Foundation) dos EUA, um radiotelescópio no Novo México, bem como dados do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) nos Andes chilenos. O VLA procurou emissões de rádio fracas de moléculas de monóxido de carbono (CO), que emitem em frequências específicas que permitem rastrear o gás molecular cósmico.
As observações do VLA revelaram uma emissão proveniente de uma linha específica de CO que indica a presença de gás frio, constituindo a deteção de CO de baixa energia mais distante no Universo até à data. O brilho do sinal sugere que REBELS-25 já dispunha de uma enorme quantidade de material para a formação estelar quando o Universo era ainda muito jovem. Os dados de CO de alta energia do ALMA, combinados com os resultados do VLA, permitiram então determinar a densidade e a temperatura do gás nas condições do Universo primitivo.
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Esta ilustração rastreia a evolução do Universo desde o Big Bang até aos dias de hoje, destacando REBELS-25, uma galáxia muito distante observada durante a Época da Reionização, há 13 mil milhões de anos. Novas observações profundas realizadas com o VLA da NSF e o ALMA revelam que REBELS-25 já possuía um enorme reservatório de gás molecular frio - combustível direto para a formação estelar - quando o Universo tinha apenas 700 milhões de anos.
Crédito: NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss |
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Detetar linhas de CO fracas e de baixa energia tão recuadas na história cósmica é um desafio. A radiação cósmica de fundo em micro-ondas, a radiação remanescente de pouco depois do Big Bang, atua como um fundo contra o qual esta emissão deve ser detetada. Embora este efeito esteja presente em todas as épocas cósmicas, torna-se significativamente mais brilhante em desvios para o vermelho elevados, reduzindo o contraste da emissão de gás frio e tornando essas observações cada vez mais difíceis. Como o impacto da radiação cósmica de fundo em micro-ondas depende das condições físicas dentro de uma galáxia, os astrónomos não tinham a certeza de quão detetável seria o gás molecular frio nos sistemas mais primitivos.
"Os nossos resultados mostram que, apenas 700 milhões de anos após o Big Bang, as galáxias já continham grandes reservatórios de gás frio disponíveis para a formação estelar", afirmou Karin Cescon, doutoranda na Universidade de Leiden e autora principal do estudo. "Com estas observações profundas do VLA, conseguimos superar os desafios observacionais colocados pela radiação cósmica de fundo em micro-ondas". Isto demonstra que, com os telescópios adequados, os astrónomos conseguem observar gás molecular frio nas profundezas da Época da Reionização.
Estes resultados fornecem uma visão fundamental de como as primeiras galáxias se tornaram tão massivas tão rapidamente após o Big Bang. Ao detetar o próprio combustível da formação estelar, os astrónomos podem agora medir o gás que impulsiona este rápido crescimento, em vez de o inferir indiretamente. A grande massa de gás de REBELS-25 mostra que algumas galáxias primitivas já estavam preparadas para uma intensa formação estelar, o que constitui um passo fundamental para compreender o acumular de massa nos primeiros mil milhões de anos do Universo.
Este sucesso antecipa o ngVLA (Next-Generation Very Large Array), um telescópio planeado pelo NRAO (National Radio Astronomy Observatory) que inclui antenas espalhadas pelo Novo México, oeste do Texas, leste do Arizona, norte do México e por toda a América do Norte. O ngVLA tornará estas medições cerca de 10 vezes mais rápidas, permitindo a deteção de amostras muito maiores de galáxias primitivas, indo além de estudos de caso individuais de galáxias brilhantes.
Enquanto REBELS-25 pode ser a "ponta do iceberg", o ngVLA irá estudar sistemas mais ténues e distantes. Em conjunto com o ALMA, será capaz de mapear a forma como as galáxias acumularam matéria e cresceram durante o amanhecer cósmico.
"Esta deteção do VLA é uma antevisão emocionante do que está para vir com o ngVLA", comentou a orientadora de doutoramento de Karin, a professora Jacqueline Hodge. "O ngVLA permitir-nos-á encontrar e estudar gás frio em muitas mais galáxias jovens, incluindo aquelas de épocas ainda mais remotas. Isto será crucial para compreender como as primeiras galáxias se formaram e cresceram".
// NRAO (comunicado de imprensa)
// Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Quer saber mais?
REBELS-25:
Wikipedia
Universo:
A expansão acelerada do Universo (Wikipedia)
Universo (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Época da Reionização (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)
ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array):
Página principal
ALMA (NRAO)
ALMA (ESO)
VLA (Karl G. Jansky Very Large Array):
Página principal
NRAO
Wikipedia
ngVLA (Next Generation Very Large Array):
NRAO
Wikipedia |
