ALMA Localiza Galáxias Primordiais de Forma Rápida e Precisa

Uma equipe de astrônomos utilizou o novo telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para determinar a localização de mais de 100 galáxias com formação estelar intensa no Universo primordial. O ALMA é tão potente que, em apenas algumas horas, fez tantas observações destas galáxias como as que tinham sido feitas por todos os telescópios semelhantes de todo o mundo ao longo de mais de uma década.

Os episódios de formação estelar mais intensos no Universo primordial tiveram lugar em galáxias distantes que continham uma enorme quantidade de poeira cósmica. Estas galáxias são a chave para compreender a formação e evolução galática ao longo da história do Universo, no entanto a poeira obscurece-as, o que torna difícil a sua identificação com telescópios ópticos. Para as observar, os astrônomos precisam de telescópios como o ALMA, que observa a radiação a maiores comprimentos de onda, por volta do milímetro.

“Os astrônomos esperam por dados como estes desde há mais de uma década. O ALMA é tão potente que revolucionou o modo como observamos estas galáxias, e isto ainda quando o telescópio não se encontrava completamente operacional, altura em que foram feitas as observações”, disse Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemanha), autora principal do artigo científico que descreve estas observações.

O melhor mapa que existia até agora destas galáxias distantes e empoeiradas tinha sido feito com o auxílio do telescópio Atacama Pathfinder Experiment (APEX), operado pelo ESO. Este telescópio mapeou uma região do céu de cerca do tamanho da Lua Cheia [1] e detectou 126 galáxias deste tipo. No entanto, nas imagens APEX cada um destes episódios de formação estelar intensa aparece como uma mancha relativamente difusa, tão desfocada que cobre mais do que uma galáxia em imagens mais nítidas obtidas a outros comprimentos de onda. Sem saber exatamente qual das galáxias está formando estrelas, o estudo da formação estelar no Universo primordial torna-se muito difícil.

Localizar exatamente as galáxias certas requer observações mais nítidas e observações mais nítidas requerem telescópios maiores. O APEX é uma antena parabólica de 12 metros de diâmetro, mas telescópios como o ALMA utilizam várias antenas, como a do APEX, distanciadas entre si. Os sinais capturados por todas as antenas são combinados e o efeito obtido é o mesmo que se tivéssemos um único telescópio gigante, tão grande quanto a rede total de antenas.

A equipe utilizou o ALMA durante a sua fase inicial de observações científicas, para observar as galáxias mapeadas pelo APEX, numa época, portanto, em que a rede total de antenas ALMA ainda estava em construção. Usando menos de um quarto da rede final de 66 antenas, separadas por distâncias de até 125 metros, o ALMA precisou de apenas 2 minutos por galáxia para localizar cada uma delas numa região pequeníssima, 200 vezes menor que as enormes manchas desfocadas observadas pelo APEX, e com três vezes mais sensibilidade. O ALMA é muito mais sensível que os outros telescópios do seu tipo e, em apenas algumas horas, duplicou o número total de observações deste gênero já feitas.

A equipe conseguiu não apenas identificar de forma clara quais as galáxias que apresentavam regiões de formação estelar ativa, mas também descobriu, em metade dos casos, que várias galáxias com formação estelar tinham sido misturadas numa única mancha nas observações anteriores. Os olhos do ALMA conseguiram assim separar as diferentes galáxias umas das outras.

“Pensávamos anteriormente que as mais brilhantes destas galáxias estavam formando estrelas mil vezes mais depressa do que a nossa própria galáxia, a Via Láctea, com o risco de explodirem em pedaços. As imagens ALMA revelaram galáxias múltiplas menores formando estrelas a taxas relativamente mais razoáveis”, disse Alexander Karim (Universidade de Durham, Reino Unido), um membro da equipe e autor principal dum artigo científico complementar deste trabalho.

Os resultados formam o primeiro catálogo estatisticamente confiável de galáxias empoeiradas com formação estelar do Universo primordial e fornecem uma base fundamental para avançar na investigação sobre as propriedades destas galáxias em diferentes comprimentos de onda, sem o risco de má interpretação, devido às galáxias aparecerem juntas, quando na realidade são objetos separados entre si.

Embora o ALMA observe com enorme nitidez e sensibilidade sem precedentes, telescópios como o APEX continuam a desempenhar um papel importante. “O APEX consegue cobrir uma grande área no céu mais depressa que o ALMA, por isso é ideal para descobrir estas galáxias. Uma vez sabendo para onde devemos olhar, podemos usar o ALMA para as localizar exatamente”, conclui Ian Small (Universidade de Durham, Reino Unido), co-autor do novo artigo científico.

Notas

[1] As observações foram feitas numa região do céu situada na constelação austral da Fornalha, no chamado Chandra Deep Field South. Esta área foi já extensivamente estudada por muitos telescópios, tanto no solo como no espaço. As novas observações do ALMA estenderam as observações profundas e de alta resolução desta região para a região milimétrica/submilimétrica do espectro electromagnético, complementando assim observações anteriores.

Mais Informações

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronômica internacional, é uma parceria entre a Europa, a América do Norte e o Leste Asiático, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado na Europa pelo Observatório Europeu do Sul (ESO), na América do Norte pela Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos (NSF) em cooperação com o Conselho Nacional de Investigação do Canadá (NRC) e no Leste Asiático pelos Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão em cooperação com a Academia Sínica (AS) da Ilha Formosa. A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol da Europa, pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia (NRAO), que é gerido, pela Associação de Universidades (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório ALMA (JAO) fornece uma liderança e direção unificadas na construção, gestão e operação do ALMA.

O Atacama Pathfinder Experiment (APEX) é uma colaboração entre o Instituto Max Planck para a Rádio Astronomia (MPIfR) a 50%, o Observatório Espacial Onsala (OSO) a 23% e o Observatório Europeu do Sul a 27%.

Este trabalho foi apresantado no artigo científico “An ALMA Survey of Submillimeter Galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: Source Catalog and Multiplicity”, de J. Hodge et al., que será publicado na revista especializada The Astrophysical Journal.

Um artigo complementar sobre a multiplicidade das fontes “An ALMA survey of submillimetre galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: High resolution 870 ?m source counts”, de A. Karim et al., será publicado pela revista especializada da Oxford University Press, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A equipe é composta por J. A. Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie Heidelberg, Alemanha [MPIA]), A. Karim (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Reino Unido), I. Smail (Durham), A. M. Swinbank (Durham), F. Walter (MPIA), A. D. Biggs (ESO), R. J. Ivison (UKATC e Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edimburgo, Reino Unido), A. Weiss (Max–Planck Institut für Radioastronomie, Bonn, Alemanha), D. M. Alexander (Durham), F. Bertoldi (Argelander–Institute of Astronomy, Bonn University, Alemanha), W. N. Brandt (Institute for Gravitation and the Cosmos & Department of Astronomy & Astrophysics, Pennsylvania State University, University Park, EUA), S. C. Chapman (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Reino Unido; Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, Reino Unido), K. E. K. Coppin (McGill University, Montreal, Canadá), P. Cox (IRAM, Saint–Martin d’Héres, França), A. L. R. Danielson (Durham), H. Dannerbauer (University of Vienna, Áustria), C. De Breuck (ESO), R. Decarli (MPIA), A. C. Edge (Durham), T. R. Greve (University College London, Reino Unido), K. K. Knudsen (Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Suécia), K. M. Menten (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bona, Alemanha), H.–W. Rix (MPIA), E. Schinnerer (MPIA), J. M. Simpson (Durham), J. L. Wardlow (Department of Physics & Astronomy, University of California, Irvine, EUA) e P. van der Werf (Leiden Observatory, Holanda).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a pesquisa em astronomia e é o observatório astronômico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação nas pesquisas astronômicas. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronômico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente. O ESO está planejando o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 39 metros que observará na banda do visível e infravermelho próximo. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

Fonte:

http://www.eso.org/public/brazil/news/eso1318/