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mar 29

Por que as pesquisas de galáxias longínquas deixam de detectar 90% de seus alvos?

Esta é a imagem composta do campo GOODS-do-Sul, alvo da pesquisa do ESO, para entender porque 90% das galáxias distantes escapam da detecção nas pesquisas. Note, na foto, a presença das galáxias avermelhadas...

Esta é a imagem composta do campo GOODS-do-Sul, alvo da pesquisa do ESO, para entender porque 90% das galáxias distantes escapam da detecção nas pesquisas. Note, na foto, a presença das galáxias avermelhadas…

Os astrônomos têm notado há algum tempo que em muitas pesquisas sobre objetos do Universo longínquo uma grande fração da radiação intrínseca total não tem sido capturada. Agora, graças a um rastreamento profundo executado com dois dos quatro telescópios gigantes (8,2 metros cada) do sistema Very Large Telescope do ESO (VLT), usando um filtro de alta qualidade, os astrônomos determinaram as razões porque uma enorme fração das galáxias, cuja luz demorou 10 bilhões de anos para chegar até nós, não foi descoberta. Esta nova pesquisa ajudou a encontrar algumas das galáxias menos luminosas já vistas nos confins do Universo.

Veja aqui o Vídeo do ESO que mostra o campo GOODS-do-Sul

Os astrônomos freqüentemente utilizam a impressão digital forte característica da radiação emitida pelo hidrogênio, conhecida como linha espectral de Lyman-α (Lyman-alfa ou Ly α) [1], para investigar o número de estrelas formadas no Universo longínquo. No entanto, suspeita-se desde há muito tempo que inúmeras galáxias tem permanecido fora destes rastreamentos. Um novo rastreamento obtido com o VLT demonstra, pela primeira vez, que é exatamente isso que se passa. A maior parte da emissão de Lyman-α [1] fica retida dentro da galáxia que a emite e por isso 90% das galáxias não aparecem nos rastreamentos baseados nesta radiação.

“Os astrônomos sempre souberam que estavam a perder certa fração de galáxias nos rastreamentos de Lyman-α [1],” explicou Matthew Hayes [4], autor principal do artigo publicado na revista Nature, “mas agora e pela primeira vez conseguimos quantificar esta fração. O número de galáxias perdido tem sido substancial.”

Para determinarem que fração da radiação total se esteja evadindo a detecção, Hayes e a sua equipe utilizaram a câmara FORS montada no VLT e um filtro de banda estreita [2] para medir a radiação de Lyman-α [1], seguindo o procedimento standard dos rastreamentos de Lyman-α. Seguidamente, usando a nova câmara HAWK-I montada noutro dos telescópios que compõem o VLT, fizeram, na mesma zona do espaço, o mapeamento da linha espectral de (ou H-alfa) [1], radiação emitida de um comprimento de onda diferente, também por hidrogênio brilhante. Procuraram especificamente galáxias cuja luz tivesse viajado durante 10 bilhões de anos (deslocamento para o vermelho de z=~2,2 [3]), em uma zona do céu bem conhecida, o campo GOODS-South.

Rastreamos uma região bem conhecida do céu

“Observamos uma zona do céu profundamente, verificando a radiação emitida pelo hidrogênio nestes dois comprimentos de onda específicos, o que provou ser crucial,” disse Göran Östlin [4]. A varrida foi extremamente profunda e por isso mesmo descobriu algumas das galáxias menos luminosas conhecidas nesta fase inicial da vida do Universo. Os astrônomos puderem assim concluir que os rastreamentos tradicionais baseados na linha espectral de Lyman-α [1] vêem apenas uma pequena parte da radiação que é emitida, já que a maioria dos fótons Lyman-α é destruída por interação com as nuvens interestelares de gás e poeira. Este efeito é dramaticamente mais significativo no caso da radiação Lyman-α do que no caso da radiação . Como resultado, muitas galáxias, numa proporção tão alta como 90%, não foram detectadas nestes rastreamentos, ou seja, se observamos dez galáxias, poderiam lá haver cem”, declarou Hayes [4].

Diferentes métodos observacionais, tendo como alvo a radiação emitida em diferentes comprimentos de onda, levarão em geral a uma visão parcial do Universo. Os resultados deste rastreamento alertam isso de uma maneira clara aos cosmologistas, uma vez que a assinatura de Lyman-α é cada vez mais levada em conta quando se trata de examinar as primeiras galáxias que se formaram nos primórdios do Universo. “Agora que sabemos quanta radiação estamos deixando de fora, poderemos começar a criar representações do Cosmos muito mais confiáveis, entendendo melhor a velocidade da formação estelar em diferentes épocas da história do Universo,” disse o co-autor Miguel Mas-Hesse [4].

A câmera HAWK-I

Esta pesquisa tornou-se viável graças à câmera utilizada, a HAWK-I, que iniciou sua operação em 2007. O dispositivo HAWK-I é um instrumento de última geração. “Existem apenas algumas câmaras com um campo de visão maior do que o da HAWK-I, mas encontram-se montadas em telescópios com menos de metade da potência do VLT. Por isso, apenas a VLT/HAWK-I é capaz de encontrar de forma eficaz galáxias tão pouco luminosas a estas distâncias”, afirmou Daniel Schaerer [4].

Este trabalho foi publicado na revista Nature com título “Escape of about five per cent of Lyman-α photons from high-redshift star-forming galaxies”, por Matthew Hayes et al. [4].

Notas

[1] A radiação de Lyman-α corresponde à radiação emitida por hidrogênio excitado (ou seja, quando o elétron que se encontra em volta do núcleo salta do primeiro nível de excitação para o nível fundamental. A radiação é emitida no ultravioleta, a 121,567 nanômetros (1 nanômetro = 1/1000000000 do metro). A linha espectral de Lyman-α é a primeira da chamada série de Lyman, a qual detém o nome do seu descobridor, Theodore Lyman.

LymanSeries

A série de Balmer, assim chamada devido a Johann Balmer, corresponde igualmente à radiação emitida por hidrogênio excitado. Neste caso, o elétron vem para o primeiro nível de excitação. A primeira linha espectral desta série é a linha espectral de , emitida a 656,3 nanômetros. Como a maior parte dos átomos de hidrogênio presentes numa galáxia têm o seu elétron no nível fundamental, a radiação de Lyman-α é absorvida de modo mais eficiente do que a radiação de , a qual necessita que os átomos tenham o elétron no segundo nível de excitação. Uma vez que isto é muito pouco comum no hidrogênio interestelar frio que permeia as galáxias, o gás é praticamente transparente à radiação de .

[2] Um filtro de banda estreita é um filtro ótico concebido para deixar passar apenas uma estreita largura de banda de radiação, centrada em um comprimento de onda específico. Os filtros de banda estreita tradicionais incluem os centrados nas linhas espectrais da série de Balmer, tais como .

O desvio para o vermelho (acima) e o desvio para o azul devido ao afastamento e aproximação de objetos

O desvio para o vermelho (acima) e o desvio para o azul (abaixo) devido ao afastamento e aproximação de objetos cósmicos.

[3] Uma vez que o Universo se encontra em expansão, a radiação emitida por um objeto distante é desviada pelo efeito Doppler, no espectro eletromagnético, para maiores comprimentos de onda, por uma quantidade que depende da distância. Daí, dizemos que há um desvio para o vermelho da radiação emitida originalmente. Um desvio para o vermelho de z=2,2, que corresponde às galáxias cuja radiação demorou aproximadamente 10 bilhões de anos a chegar até nós, significa que a radiação está esticada de um fator de 3,2. Por isso, a radiação de Lyman-α é observada a cerca de 390 nanômetros, bem próxima do domínio do espectro visível, podendo ser observada pelo instrumento FORS montado no VLT do ESO, enquanto que a linha espectral de se deslocou para os 2,1 mícrons, no infravermelho próximo. Pode, por isso, ser observada com o instrumento HAWK-I montado no VLT.

[4] A equipe da pesquisa foi composta por Matthew Hayes, Daniel Schaerer e Stéphane de Barros (Observatoire Astronomique de l’Université de Genève, Suíça), Göran Östlin e Jens Melinder (Stockholm University, Suécia), J. Miguel Mas-Hesse (CSIC-INTA, Madrid, Espanha), Claus Leitherer (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Hakim Atek e Daniel Kunth (Institut d’Astrophysique de Paris, França), e Anne Verhamme (Oxford Astrophysics, U.K.).

Fontes

ESO:

ArXiv.org: Escape of about five per cent of Lyman-alpha photons from high-redshift star-forming galaxies

Nature: Escape of about five per cent of Lyman-α photons from high-redshift star-forming galaxies

._._.

3 comentários

2 menções

  1. jorgecunha

    MUNDOS MISTERIOSOS AÍ FORA !

  2. jorgecunha

    SABIA QUE EXISTE VIDA AÍ FORA ?

  3. Devanil

    Nossa, esse artigo apesar de pequeno é bastante complexo. Vou imprimir e tentar entender em casa 😛

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