Uma equipa de astrónomos europeus utilizou o VLT (Very Large Telescope) do ESO para medir a distância à galáxia mais distante conhecida até hoje. Ao analisar cuidadosamente a fraca luminosidade da galáxia, a equipa descobriu que está na realidade a observar esta galáxia quando o Universo tinha apenas 600 milhões de anos (o que corresponde a um desvio para o vermelho de 8,6). Estas são as primeiras observações confirmadas de uma galáxia cuja radiação está a dissipar o denso nevoeiro de hidrogénio que enchia o Universo primordial. Estes resultados aparecem no número desta semana da revista Nature.

"Utilizando o Very Large Telescope do ESO confirmámos que uma galáxia descoberta anteriormente com o Hubble é o objecto mais distante identificado até agora no Universo", diz Matt Lehnert (Observatório de Paris), autor principal do artigo que apresenta os resultados. "O poder do VLT e do espectrógrafo SINFONI permitiu-nos medir efectivamente a distância a esta galáxia muito ténue e descobrimos que, na realidade, estamos a observá-la quando o Universo tinha menos de 600 milhões de anos".

O estudo destas galáxias primordiais é extremamente difícil. Quando a sua luz, inicialmente brilhante, chega à Terra, já parecem muito ténues e pequenas. Além disso, esta radiação fraca chega-nos na região infravermelha do espectro electromagnético porque o seu comprimento de onda foi esticado devido à expansão do Universo - um efeito conhecido como desvio para o vermelho. Para tornar as coisas ainda mais complicadas, nos primeiros tempos do Universo, menos de um milhar de milhão de anos depois do Big Bang, o Universo não era completamente transparente, encontrando-se cheio de nevoeiro de hidrogénio que absorvia a intensa radiação ultravioleta emitida pelas galáxias jovens. Este período em que o nevoeiro ainda estava a ser dissipado pela radiação ultravioleta é conhecido como a Era da Reionização. Apesar destes desafios, o novo WFC3 (Wide Field Camera 3) do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA descobriu em 2009 vários objectos candidatos a galáxias brilhando na era da reionização. Confirmar as distâncias a tais objectos tão distantes e ténues constitui um enorme desafio e apenas pode ser conseguido com o uso de espectroscopia feita por telescópios terrestres muito grandes, ao medir o desvio para o vermelho da radiação da galáxia.

Matt Lehnert continua: "Depois do anúncio do Hubble sobre as galáxias candidatas, fizemos um pequeno cálculo e ficámos entusiasmados ao descobrir que o imenso poder colector do VLT, quando combinado com a sensibilidade do espectrógrafo infravermelho SINFONI e um tempo de exposição muito longo, poderia permitir-nos detectar o brilho ténue de uma destas galáxias distantes e assim medir a sua distância."

A equipa fez um pedido especial ao Director Geral do ESO, obteve tempo de observação no VLT e observou a galáxia candidata UDFy-38135539 durante 16 horas. Depois de dois meses de análises detalhadas dos dados e testes dos resultados, a equipa descobriu que tinha efectivamente detectado o brilho muito fraco vindo do hidrogénio a um desvio para o vermelho de 8,6, o que torna esta galáxia no objecto mais distante alguma vez confirmado por espectroscopia. Um desvio para o vermelho de 8,6 corresponde a uma galáxia vista apenas 600 milhões de anos depois do Big Bang.

A co-autora Nicole Nesvadba (Instituto de Astrofísica Espacial) comenta: "Medir o desvio para o vermelho da galáxia mais distante é bastante importante por si só, mas as implicações astrofísicas desta detecção são ainda mais importantes. Esta é a primeira vez que sabemos com toda a certeza que estamos a observar uma das galáxias que dissipou o nevoeiro que enchia o Universo primordial."

Um dos factos surpreendentes relativo a esta descoberta é que o brilho de UDFy-38135539 parece não ser suficientemente forte por si só para dissipar o nevoeiro de hidrogénio. "Devem existir outras galáxias, provavelmente menos brilhantes e de menor massa, companheiras da UDFy-38135539 que também ajudam a tornar transparente o espaço entre as galáxias. Sem esta ajuda adicional, a radiação da galáxia, por mais brilhante que fosse, ficaria presa no nevoeiro de hidrogénio circundante e não a teríamos observado", explica o co-autor Mark Swinbank (Universidade de Durham).

O co-autor Jean-Gabriel Cuby (Laboratório de Astrofísica de Marselha) afirma: "Estudar a era da reionização e da formação de galáxias é levar ao extremo as capacidades dos actuais telescópios e instrumentos, mas será apenas ciência de rotina quando o E-ELT (European Extremely Large Telescope) do ESO - que será o maior telescópio do mundo a trabalhar nas bandas do visível e infravermelho próximo - estiver operacional."

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

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A imagem é um HUDF (Hubble Ultra Deep Field) obtido pelo Hubble em 2009, que contém alguns candidatos robustos ao recorde de maior distância. A sua confirmação é um desafio enorme e pode apenas ser feita através de espectroscopia em grandes telescópios terrestres.
Crédito: NASA, ESA, G. Illingworth (UCO/Observatório Lick e Universidade da Califórnia em Santa Cruz) e Equipa HUDF09
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Com o VLT, os astrónomos mediram a distância da galáxia UDFy-38135539 e chegaram ao número de 13,1 mil milhões de anos-luz. Ou seja, estamos a ver o objecto quando o Universo tinha apenas 600 milhões de anos.
Crédito: NASA, ESA, G. Illingworth (UCO/Observatório Lick e Universidade da Califórnia em Santa Cruz) e Equipa HUDF09