Galáxia mais distante ajuda a elucidar o Universo primordial

Um novo trabalho de uma equipa internacional de astrónomos, incluindo Gregory Walth de Carnegie, melhora a nossa compreensão do objeto astrofísico mais distante conhecido – GN-z11, uma galáxia a 13,4 mil milhões de anos-luz da Terra.

Formada 400 milhões de anos após o Big Bang, determinou-se anteriormente, graças a dados de telescópios espaciais, que GN-z11 é o objeto mais distante alguma vez descoberto. Em dois artigos publicados recentemente na revista Nature Astronomy, uma equipa liderada por Linhua Jiang do Instituto Kavli para Astronomia e Astrofísica da Universidade de Pequim obteve espectros no infravermelho próximo usando telescópios terrestres que confirmaram a distância da galáxia. Também avistaram um “flash” ultravioleta associado a uma explosão de raios-gama da galáxia.

As suas descobertas vão melhorar a nossa compreensão da formação de estrelas e galáxias no início do Universo.

O Big Bang deu início ao Universo como uma sopa quente e turva de partículas extremamente energéticas que se expandia rapidamente. Após cerca de 400.000 anos, estas partículas arrefeceram e coalesceram em gás hidrogénio neutro, dando início a uma era das trevas cósmica.

Algumas zonas de gás eram mais densas do que outras e, eventualmente, o seu material colapsou para dentro, formando os primeiros aglomerados estruturais no Universo. A energia libertada por estrelas e galáxias antigas fez com que o hidrogénio neutro espalhado por todo o Universo ficasse excitado e perdesse um eletrão – um processo chamado ionização. Como os fotões podiam viajar livremente através deste gás ionizado, o Universo voltou a ficar luminoso.

Este período de reionização cósmica durou várias centenas de milhões de anos e representa uma das transições de fase mais importantes da história do Universo. Um dos principais objetivos científicos dos telescópios de próxima geração, incluindo o GMT (Giant Magellan Telescope) em construção no Observatório de Las Campanas, é compreender esta época e detetar a luz destes primeiros objetos. No entanto, é muito difícil para os telescópios existentes detetar espectros de galáxias tão distantes, o que torna esta descoberta tão emocionante.

Obtendo observações espectroscópicas profundas de GN-z11 usando o telescópio Keck I em Mauna Kea, Hawaii, a equipa foi capaz de confirmar a sua distância de 13,4 mil milhões de anos-luz. No entanto, a análise da radiação proveniente de GN-z11 indicou uma abundância de elementos mais pesados do que o hidrogénio e hélio na composição da galáxia. Isto indica que não é uma das galáxias originais, que foram formadas a partir de um Universo pristino e frio e que não tem a cornucópia de elementos sintetizados por gerações anteriores de estrelas e semeados na matéria-prima circundante quando explodiram como supernovas.

As observações do Keck também revelaram uma explosão brilhante de luz que durou menos de três minutos. A análise detalhada revelou que este flash foi produzido por uma explosão de raios-gama (GRB) em GN-z11. Não se sabia anteriormente que estes fenómenos já existiam apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.

“Quanto mais aprendemos sobre os primeiros objetos do Universo, melhor podemos entender como a estrutura do nosso cosmos foi moldada,” disse Walth.

// Instituto Carnegie para Ciência (comunicado de imprensa)
// Instituto Kavli para Astronomia e Astrofísica da Universidade de Pequim (comunicado de imprensa)
// Observatório W. M. Keck (comunicado de imprensa)
// Telescópio Subaru (comunicado de imprensa)
// Universidade de Tóquio (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (Nature Astronomy)
// Artigo científico #1 (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (Nature Astronomy)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)

Saiba mais:

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GN-z11:
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GRB:
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Universo:
A expansão acelerada do Universo (Wikipedia)
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Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)

Observatório W. M. Keck:
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Wikipedia

GMT (Giant Magellan Telescope):
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