CCVAlg – Astronomia Centro Ciência Viva do Algarve – Astronomia
Crédito: NASA, ESA e V. Tilvi (ASU)
Uma equipa internacional de astrónomos, financiada em parte pela NASA, descobriu o grupo galáctico mais distante até à data. Com o nome EGS77, o trio de galáxias data de uma época em que o Universo tinha apenas 680 milhões de anos, ou menos de 5% da sua idade atual (13,8 mil milhões de anos).
Mais significativamente, as observações mostram que as galáxias participam numa ampla mudança cósmica chamada reionização. A era começou quando a luz das primeiras estrelas mudou a natureza do hidrogénio por todo o Universo, de maneira semelhante a um lago gelado que derrete na primavera. Isto transformou o cosmos inicial e escuro, que extingue luz, no que vemos hoje.
“O Universo jovem estava cheio de átomos de hidrogénio, que atenuam a luz ultravioleta e bloqueiam a nossa visão das galáxias primitivas,” disse James Rhoads do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland, que apresentou os achados dia 5 de janeiro na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii. “EGS77 é o primeiro grupo de galáxias apanhado no ato de limpar esta neblina cósmica.”
Apesar de galáxias individuais mais distantes já terem sido observadas, EGS77 é o grupo galáctico mais distante até ao momento, mostrando os comprimentos de onda específicos da luz ultravioleta distante revelada pela reionização. Esta emissão, chamada Lyman-alfa, é proeminente em todos os membros de EGS77.
Na sua fase inicial, o Universo era um plasma brilhante de partículas, incluindo eletrões, protões, núcleos atómicos e luz. Os átomos ainda não podiam existir. O Universo estava num estado ionizado, semelhante ao gás dentro de um sinal de néon aceso ou tubo fluorescente.
Depois do Universo crescer e arrefecer durante cerca de 380.000 anos, os eletrões e protões combinaram-se nos primeiros átomos – mais de 90% deles hidrogénio. Centenas de milhões de anos mais tarde, este gás formou as primeiras estrelas e galáxias. Mas a própria presença deste gás abundante apresenta desafios para a deteção de galáxias no Universo primitivo.
Os átomos de hidrogénio absorvem e reemitem rapidamente a luz ultravioleta distante conhecida como emissão Lyman-alfa, que tem um comprimento de onda de 121,6 nanómetros. Quando as primeiras estrelas se formaram, parte da luz que produziram correspondia a este comprimento de onda. Como a luz Lyman-alfa interagiu facilmente com os átomos de hidrogénio, não podia viajar muito antes que o gás a dispersasse em direções aleatórias.
“A luz intensa das galáxias pode ionizar o hidrogénio circundante, formando bolhas que permitem que a luz das estrelas viaje livremente,” disse Vithal Tilvi, investigador da Universidade Estatal do Arizona em Tempe, EUA. “EGS77 formou uma grande bolha que permite que a sua luz viaje para a Terra sem muita atenuação. Eventualmente, bolhas como estas cresceram em todas as galáxias e preencheram o espaço intergaláctico, reionizando o Universo e abrindo caminho para a luz viajar através do cosmos.”
EGS77 foi descoberto como parte do levantamento Cosmic DAWN (Cosmic Deep And Wide Narrowband), no qual Rhoads é investigador principal. A equipa fotografou uma pequena área na direção da constelação de Boieiro usando um filtro personalizado no instrumento NEWFIRM (Extremely Wide-Field InfraRed Imager) do NOAO (National Optical Astronomy Observatory), acoplado ao telescópio Mayall de 4 metros no Observatório Nacional de Kitt Peak perto de Tucson, Arizona, EUA.
Dado que o Universo está a expandir-se, a luz Lyman-alfa de EGS77 foi esticada durante as suas viagens, de modo que os astrónomos na verdade a detetaram no infravermelho próximo. Não podemos ver estas galáxias no visível porque essa luz começou em comprimentos de onda mais curtos que a Lyman-alfa e foi dispersa pela neblina de átomos de hidrogénio.
Para ajudar a selecionar candidatos distantes, os cientistas compararam as suas imagens com dados disponíveis publicamente da mesma região obtidas com os telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA. As galáxias que aparecem brilhantes em imagens no infravermelho próximo foram marcadas como possibilidades, enquanto as que apareciam na luz visível foram rejeitadas por estarem demasiado próximas.
A equipa confirmou as distâncias das galáxias do grupo EGS77 usando o instrumento MOSFIRE (Multi-Object Spectrometer for Infra-Red Exploration) no telescópio Keck I do Observatório W. M. Keck em Maunakea, Hawaii. Todas as três galáxias mostram linhas de emissão Lyman-alfa em comprimentos de onda ligeiramente diferentes, refletindo distâncias ligeiramente diferentes. A separação entre galáxias adjacentes é de cerca de 2,3 milhões de anos-luz, ou um pouco mais perto do que a distância entre a Galáxia de Andrómeda e a nossa própria Via Láctea.
O artigo que descreve estes achados, liderado por Tilvi, foi submetido à revista The Astrophysical Journal.
“Embora este seja o primeiro grupo de galáxias identificado como responsável pela reionização cósmica, as futuras missões da NASA vão dizer-nos muito mais,” disse a coautora Sangeeta Malhotra de Goddard. “O próximo Telescópio Espacial James Webb é sensível à emissão Lyman-alfa de galáxias ainda mais fracas a estas distâncias e pode encontrar mais galáxias no grupo EGS77.”
Os astrónomos esperam que bolhas de reionização semelhantes desta época sejam raras e difíceis de encontrar. O planeado WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) da NASA poderá ser capaz de descobrir exemplos adicionais, iluminando ainda mais esta importante transição na história cósmica.
// NASA (comunicado de imprensa)
Saiba mais:
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)
Emissor Lyman-alfa:
Wikipedia
Telescópio Mayall:
NOAO
Wikipedia
Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA
ESA
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Telescópio Espacial Spitzer:
Página oficial
NASA
Centro Espacial Spitzer
Wikipedia
Observatório W. M. Keck:
Página oficial
Wikipedia
