Uma equipe de astrofísicos usando o Observatório W. M. Keck no Havaí mediu com sucesso a galáxia mais distante já registrada e o mais interessante, capturou sua emissão de hidrogênio vista quando o universo tinha menos de 600 milhões de anos de vida. Adicionalmente, o método pelo qual a galáxia EGSY8p7 foi detectada dá uma ideia importante sobre como as primeiras estrelas no universo se acenderam depois do Big Bang.
Usando o poderoso espectrógrafo infravermelho do Observatório Keck, chamado MOSFIRE, a equipe datou a galáxia detectando sua linha de emissão Lyman-alpha – uma assinatura do gás hidrogênio quente, aquecido pela forte emissão ultravioleta de estrelas recém-nascidas. Embora, frequentemente seja possível detectar essa assinatura em galáxias próximas da Terra, a detecção da emissão Lyman-alpha nessas grandes distâncias é inesperada, já que ela é facilmente absorvida pelos numerosos átomos de hidrogênio que acredita-se existam no espaço entre as galáxias no nascer do universo. O resultado dá uma nova ideia sobre a reionização cósmica, o processo pelo qual nuvens escuras de hidrogênio foram partidas em seus prótons constituintes e elétrons pelas primeiras gerações de galáxias.
“Nós frequentemente observamos a linha de emissão Lyman-alpha do hidrogênio em objetos próximos já que eles são um dos traçadores mais confiáveis da formação de estrelas”, disse o astrônomo Adi Zitrin, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, o Caltech, principal autor do estudo. “Contudo, à medida que penetramos mais fundo no universo, e então voltamos a tempos remotos, o espaço entre as galáxias continha um grande número de nuvens escuras de hidrogênio que absorviam esse sinal”.
Um trabalho recente mostrou que uma fração das galáxias mostrando essa proeminente linha, declina de forma marcante depois, quando o universo tinha 1 bilhão de anos de vida, o que é equivalente a um desvio para o vermelho de 6. O desvio para o vermelho é uma medida de quanto o universo tem expandido desde que a luz deixou uma fonte distante e só pode ser determinado para objetos apagado por meio de um espectrógrafo acoplado a um poderoso telescópio, como é o caso dos telescópios gêmeos do Observatório Keck com 10 metros de diâmetro, os maiores da Terra.
“O aspecto surpreendente dessa descoberta está no fato de nós termos encontrado essa linha Lyman-alpha, numa galáxia aparentemente apagada com um desvio para o vermelho de 8.68, correspondendo a uma época quando o universo deveria estar repleto de nuvens de absorção de hidrogênio”, disse o co-autor e astrônomo da Caltech, Richard Ellis. “Além de quebrarmos o recorde anterior de desvio para o vermelho de 7.73, que também pertencia ao Observatório Keck, essa detecção, está nos dizendo algo novo sobre como o universo evoluiu nas suas primeiras centenas de milhões de anos”.
Simulações computacionais da reionização cósmica, sugerem que o universo foi totalmente opaco para a radiação Lyman-alpha nos primeiros 400 milhões de anos da história cósmica e então, gradativamente, à medida que as primeiras galáxias foram nascendo, a intensa radiação ultravioleta das estrelas jovens, queimaram esse hidrogênio obscuro, em bolhas de raio cada vez maior, que, eventualmente, ocuparam todo o espaço entre as galáxias, tornando-se ionizadas, que eram compostas de elétrons e prótons livres. Nesse ponto, a radiação Lyman-alpha estava livre para viajar através do espaço, de forma desimpedida.
Pode ser que a galáxia que nós observamos, a EGSY8p7, que é normalmente (intrinsicamente) luminosa, tem propriedades especiais que permitem a ela criar uma grande bolha de hidrogênio ionizado muito antes do que é possível para as galáxias mais típicas nesses tempos”, disso Sirio Belli, um estudante de graduação do Caltech, que ajudou nas observações principais. “A EGSY8p7 foi descoberta como sendo tanto muito luminosa como com alto desvio para o vermelho, e suas cores medidas pelos Telescópios Espaciais, Hubble e Spitzer, indicam que ela pode ter sido energizada por uma população de estrelas incomumente quentes”.
Pelo fato da descoberta de uma fonte tão precoce com poderosa emissão Lyman-alpha, ser algo tão inesperado, ela fornece uma nova ideia sobre a maneira como as galáxias contribuíram para o processo de reionização. É concebível que o processo seja irregular com algumas regiões do espaço se desenvolvendo mais rápidas que outras, por exemplo, devido às variações na densidade da matéria de um lugar para o outro. De maneira alternativa, a EGSY8p7, pode ser o primeiro exemplo de uma geração inicial com uma forte radiação de ionização incomum.
“Em alguns aspectos, o período de reionização cósmica é o pedaço final em todo o nosso entendimento da evolução do universo”, disse Sitrin. “Além de levar para mais longe a fronteira do tempo para quando o universo tinha somente 600 milhões de anos de vida, o que é sensacional sobre a presente descoberta é que o estudo de fontes como a EGSY8p7 oferecerá novas ideias sobre como o processo ocorreu”.
O time da Caltech que reportou essa descoberta, consiste de Zitrin, Ellis, e Belli, que lidera uma colaboração internacional envolvendo astrônomos das Universidades de Yale, e do Arizona, com pesquisadores da Europa da Universidade de Leiden, na Holanda e da Universidade de Durham e da Universidade College London na Inglaterra.
Fonte:
http://www.keckobservatory.org/recent/entry/new_record_keck_observatory_confirms_most_distant_galaxy
