Os astrônomos preencheram um grande buraco no quebra-cabeça de como o universo evoluiu.
Usando vários telescópios para espiar o espaço e voltar no tempo, eles detectaram uma população oculta de grandes galáxias, desde quando o universo tinha menos de 2 bilhões de anos, que são invisíveis a telescópios ópticos como o Hubble Space Telescope (HST).
A surpreendente abundância das galáxias tão cedo na história do universo pode desafiar as teorias convencionais da formação de galáxias, dizem os observadores.
Mauro Giavalisco, astrônomo da Universidade de Massachusetts em Amherst (EUA), que não estava envolvido no novo trabalho, disse:
Este artigo demonstra que estávamos perdendo 90% das galáxias massivas. Acho que isso estimulará muitas pesquisas adicionais.
Para os astrônomos, provar que um ponto ultrafino de luz no céu é uma galáxia distante não é uma tarefa fácil. Para fazer isso, eles usam um truque que depende do espectro de luz que a galáxia emite. As estrelas geram luz abundante, mas o gás de hidrogênio a partir do qual a estrela forma absorve comprimentos de onda mais curtos do que uma parte específica do comprimento de onda ultravioleta (UV), criando um espectro distinto de luz de corte.
Antes de atingir os observadores humanos, a luz é deslocada para o vermelho: esticada a comprimentos de onda maiores pela expansão do universo. Isso desliza o corte para outra parte do espectro: comprimentos de onda visível ou infravermelha próxima.
Procurando por esse recurso revelador, o HST encontrou centenas de galáxias que estavam brilhando quando o universo tinha menos de 2 bilhões de anos.
No entanto, essa técnica tem um grande problema: é extremamente sensível a galáxias menores e mais jovens, mas cegas às galáxias maiores e mais antigas.
Nas galáxias maiores e mais maduras dessa época inicial, havia mais supernovas, e a poeira dessas explosões estelares absorveu a maior parte da luz ultravioleta. Isso teria obliterado o corte espectral revelador.
De fato, para os observadores na Terra, as primeiras galáxias maciças são simplesmente invisíveis em comprimentos de onda óticos, diz Tao Wang, um astrofísico da Universidade de Tóquio. Agora, Wang, David Elbaz, um astrofísico da Comissão de Energias Alternativas e Energia Atômica da França, em Saclay, e uma equipe internacional descobriram uma maneira de identificar as galáxias desaparecidas transformando seu inimigo – poeira – em um aliado. A poeira que absorve a luz das estrelas deve aquecer e irradiar em comprimentos de onda infravermelhos mais longos, que Wang, Elbaz e seus colegas poderiam procurar.
Os pesquisadores confinaram sua busca a três pequenos trechos do céu que o HST havia fotografado com grande sensibilidade. Eles usaram o Telescópio Espacial Spitzer da NASA para escanear esses trechos em comprimentos de onda de infravermelho médio.
O Spitzer avistou 63 galáxias candidatas, mas o escopo não possuía resolução espacial para garantir as identificações. Então, os pesquisadores estudaram cada candidato em comprimentos de onda infravermelhos mais longos usando o ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array), um conjunto de 66 antenas parabólicas no alto deserto do norte do Chile.
Essas observações confirmaram 39 das galáxias candidatas, relatam os pesquisadores na Nature. Além disso, ao pesquisar imagens obtidas anteriormente, a equipe revelou que essas galáxias antigas são invisíveis ao HST – levando-as a classificar as galáxias como “H-dropouts”.
Dados do ALMA e outros telescópios mostram que as galáxias recém-encontradas normalmente pesam cerca de 100 Bilhões de massas solares e estão cheias de poeira aquecidas suavemente a cerca de 35 K – exatamente como se esperaria se fossem aquecidas por estrelas em uma típica galáxia em formação de estrelas e não por, digamos, o enorme buraco negro no centro de um quasar .
Se há tantas galáxias antigas no resto do céu, elas devem responder por metade de toda a produção de estrelas na época do universo, estimam os cientistas.
Giulia Rodighiero, astrônoma da Universidade de Padova, na Itália, que não esteve envolvida no trabalho, disse:
Elas realmente parecem ser fontes bastante comuns no universo primitivo. Então, elas realmente representam o modo médio de montagem da galáxia no universo juvenil.
Observar essas galáxias iniciais deve ser uma benção para os teóricos que estão modelando a formação e a evolução das galáxias, diz Elbaz. Na verdade, ele argumenta, as observações já desafiam a teoria predominante.
Ele disse:
Você não esperaria fazer galáxias tão eficientes, tão massivas, tão cedo no universo.
Outros estão menos certos. Em vez de colidir com a teoria predominante, a nova observação provavelmente ajudará a consolidá-la, diz Giavalisco.
Ele disse:
Neste estágio, descobertas como essa são muito importantes porque agregam à teoria.
Rodighiero observa que os mesmos modelos já têm problemas em recriar galáxias empoeiradas mais tarde na história do universo, então as novas observações não são os únicos desafios para os teóricos. Ambos observam que os teóricos que modelam a evolução das galáxias ainda precisam confiar em modelos aproximados de formação estelar, que estão no cerne da questão.
As observações demonstram o poder do ALMA, que possui resolução espacial sem precedentes nesses comprimentos de onda do infravermelho distante.
Em 1998, os astrônomos usaram o Telescópio James Clerk Maxwell, uma única antena parabólica de infravermelho de 15 metros em Mauna Kea, no Havaí, para identificar uma galáxia adiantada, diz Elbaz. Mas o telescópio teve uma resolução tão baixa que levou 14 anos para identificar a fonte no céu.
Em contraste, Elbaz diz, as antenas ALMA captaram cada nova galáxia, concentrando-se nela por menos de 2 minutos.
(Fonte)
Colaboração: Lênio
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