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out 23

Hubble descobre uma galáxia muito distante com ajuda de lente gravitacional  gerada pelo aglomerado Abell 2744

O gigantesco aglomerado galáctico Abell 2744 é tão massivo que a sua gravidade curva a luz de galáxias invisíveis ainda mais distantes, tornando-as visíveis, maiores e mais brilhantes. Créditos: NASA, J. Lotz, STScI

O gigantesco aglomerado de galáxias Abell 2744 é tão massivo que a sua gravidade curva a luz de galáxias invisíveis ainda mais distantes, tornando-as visíveis, maiores e mais brilhantes. Créditos: NASA, J. Lotz, STScI

Observando através de uma lente gravitacional o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA descobriu uma galáxia pequena e tênue extremamente distante, quando o Universo ainda era um ‘bebê’. A diminuta galáxia está a uma distância estimada em mais de 13 bilhões de anos-luz (z ~ 10).

Esta galáxia muito distante nos fornece um vislumbre sobre os anos mais jovens do Universo e pode ser apenas a ‘ponta do iceberg’ de descobertas que ainda estão por vir.

Adi Zitrin, líder do estudo, membro do Instituto de Tecnologia da Califórnia, Pasadena, EUA, esclareceu:

Esta galáxia é um exemplo do que suspeitamos ser uma população abundante desconhecida de galáxias extremamente pequenas e tênues que existiam cerca de meio bilhão de anos após o Big Bang, o início do Universo. A descoberta nos informa que galáxias tênues como esta existem e que devemos continuar na sua busca e na procura de objetos ainda mais fracos, a fim de podermos entender como as galáxias e o Universo têm evoluído ao longo do tempo.

Programa Frontier Fiels: Hubble + Spitzer + Chandra

A galáxia foi descoberta através do programa Frontier Fields, a iniciativa ambiciosa de três anos que junta três grandes observatórios espaciais, Hubble (infravermelho, visível e ultravioleta), Spitzer (infravermelho) e Chandra (raios-X) para examinar o universo primordial ao estudar grandes aglomerados de galáxias. Estes aglomerados são tão massivos que a sua gravidade curva a luz que passa por eles, ampliando, iluminando e distorcendo objetos de fundo ocasionando um fenômeno denominado de lente gravitacional. Estas poderosas lentes cósmicas permitem que os astrônomos encontrem muitas estruturas tênues e distantes que de outra forma seriam demasiado fracas para observar.

Abell 2744

A descoberta foi possível graças ao enorme poder da lente gravitacional fornecida pelo mega-aglomerado de galáxias Abell 2744, apelidado de Aglomerado de Galáxias de Pandora, que produziu três imagens ampliadas da mesma galáxia tênue. Cada imagem ampliada torna a tênue galáxia 10 vezes maior e mais brilhante do que seria sem a presença do aglomerado, entre nós e a distante galáxia.

A galáxia mede ‘apenas’ 850 anos-luz de diâmetro, ou seja, é ~500 vezes menor que a nossa Via Láctea. Sua massa foi estimada em apenas 40 milhões de vezes a massa do nosso Sol. A Via Láctea, em comparação, tem uma massa estelar de várias centenas de bilhões de sóis. E a galáxia forma aproximadamente uma estrela a cada três anos, ao passo que a Via Láctea forma aproximadamente uma estrela por ano. No entanto, tendo em conta o seu diminuto tamanho e baixa massa, Zitrin destaca que esta galáxia minúscula na verdade está evoluindo muito rapidamente e formando estrelas de modo bem eficiente.

Os astrônomos julgam que galáxias como esta provavelmente são pequenos aglomerados de matéria que começou a formar estrelas e brilhar, mas ainda sem uma arquitetura definida. É possível que o Hubble esteja apenas detectando um aglomerado brilhante ampliado devido a lente gravitacional. Isto talvez explique porque é que o objeto é menor que as galáxias típicas dessa era cósmica.

A equipe de Zitrin percebeu a presença da galáxia gravitacionalmente multiplicada em imagens do aglomerado obtidas no infravermelho próximo e no visível, capturadas pelas câmaras WFC3 (Wide Field Camera 3) e ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble. No entanto, os cientistas precisavam também medir qual a distância o objeto estava da Terra.

O acentuado desvio para o vermelho e a distância do objeto

Em geral os astrônomos conseguem deduzir a distância de um objeto através do estudo da sua radiação desviada para o vermelho (redshift causado pelo efeito Doppler) devido a velocidade de expansão do Universo, que arrasta consigo as galáxias. Os astrônomos conseguem medir este efeito com precisão através de espectroscopia, que caracteriza a luz de um objeto. Mas esta galáxia e outros objetos ampliados pelo efeito de lente gravitacional, encontrados neste período jovem do Universo, estão demasiado distantes e são demasiado tênues para a ajuda dos métodos de espectroscopia, por isso os astrônomos usam a cor de um objeto para estimar a sua distância. Assim, a expansão do Universo torna o objeto mais avermelhado de uma forma previsível, que os cientistas podem medir.

O time de Zitrin utilizou a técnica de ‘análise de cor’ e comparou as múltiplas imagens produzidas pela lente gravitacional para confirmar de forma independentemente a estimativa de distância do grupo. Os astrônomos mediram a separação angular entre as três imagens amplificadas da galáxia nas fotos do Hubble. Quanto maior a separação angular devido ao efeito da lente, mais distante está o objeto da Terra.

Para testar este conceito, os astrônomos compararam as três imagens aumentadas pela lente gravitacional com as posições de outros objetos de fundo vizinhos e também aumentados no aglomerado de Pandora. A distância angular entre as imagens ampliadas de galáxias mais próximas era menor.

Zitrin explicou:

Estas medições implicam que, dada a grande separação angular entre as três imagens da nossa galáxia de fundo, o objeto deve estar muito longe. Isto também coincide com a estimativa de distância que calculamos, com base na técnica de ‘análise de cor’. Temos uma confiança de 95% na distância deste objeto remoto, com um ‘redshift’ (desvio para o vermelho) z ~ 10, uma medida que afere a expansão do espaço desde o Big Bang. A lente gravitacional esclarece qualquer dúvida de que este possa ser um objeto próximo fortemente avermelhado, que aparece como um objeto muito mais distante.

Os astrônomos há muito tempo debatem se essas galáxias iniciais podem efetivamente ter fornecido radiação suficiente para aquecer o hidrogênio que esfriou após o Big Bang. Este processo, chamado a era da reionização, ocorreu de 200 milhões até 1 bilhão de anos após o nascimento do Universo. A reionização tornou o Universo transparente à luz, permitindo com que os astrônomos hoje consigam ver muito atrás no tempo, sem encontrarem uma “neblina” de hidrogênio gelado.

Os resultados foram descritos no artigo intitulado “A GEOMETRICALLY SUPPORTED z ∼ 10 CANDIDATE MULTIPLY IMAGED BY THE HUBBLE FRONTIER FIELDS CLUSTER A2744”, publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte

NASA: NASA’s Hubble Finds Extremely Distant Galaxy through Cosmic Magnifying Glass

Artigo Científico

A GEOMETRICALLY SUPPORTED z ∼ 10 CANDIDATE MULTIPLY IMAGED BY THE HUBBLE FRONTIER FIELDS CLUSTER A2744

._._.

1 menção

  1. Colaboração “Frontier Fiels” revela dados das galáxias primordiais usando lentes gravitacionais » O Universo - Eternos Aprendizes

    […] completo para dois dos seis aglomerados de galáxias estudados pelo programa “Frontier Fields”: Abell 2744 (apelidado de “Aglomerado de Pandora”) e MACS J0416, ambos localizados a […]

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