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abr 07

Astrônomos usam dados dos observatórios Planck e Herschel para elucidar a origem dos aglomerados de galáxias

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Mapa global do céu pelo com dados do Planck nos comprimentos de onda submilimétricos (545 GHz). A banda acinzentada que percorre o centro corresponde a poeira da Via Láctea. Os pontos negros indicam a posição dos candidatos a proto-aglomerados identificados pelo Planck e subsequentemente observados pelo Herschel. As imagens ao redor do mapa global mostram alguma das observações feitas pelo instrumento SPIRE do Herschel. Os contornos representam a densidade das galáxias. Créditos: ESA e Colaboração Planck/H. Dole, D. Guéry & G. Hurier, IAS/Universidade de Paris-Sul/CNRS/CNES

Através da combinação de observações do Universo distante feitas com os observatórios espaciais da ESA (Agência Espacial Europeia) Herschel e Planck, os cosmologistas descobriram objetos candidatos a serem os percursores de vastos aglomerados de galáxias que vemos hoje em dia.

Galáxias como a nossa Via Láctea, com suas centenas de bilhões de estrelas, usualmente não se encontram isoladas. No Universo atual, 13,8 bilhões de anos após o Big Bang, muitas estão em densos aglomerados de dezenas ou até centenas de galáxias.

No entanto, estes aglomerados nem sempre existiram e uma questão essencial da cosmologia moderna é entender como é que estas estruturas massivas se juntaram no Universo primordial.

Esclarecer quando e como se formaram os aglomerados de galáxias fornecerá a informação sobre o processo de evolução destes massivos objetos, incluindo o papel desempenhado pela matéria escura na formatação destas gigantes cósmicos.

Agora, combinando as forças dos observatórios Herschel e Planck, os astrônomos descobriram objetos no Universo distante, vistos em uma época em que o Cosmos só tinha três bilhões de anos de idade, que podem ser os percursores dos aglomerados que estão hoje ao nosso redor.

http://uanews.org/story/galaxy-clusters-formed-as-fireworks

Essa imagem do Hubble foca em duas galáxias distintas rotuladas de “10” e “15”. Nenhum destes dois objetos parecem ser grandes e notáveis com a Via Láctea, ou seja, ainda não são considerados como galáxias. Cada um aparece duas vezes no céu. De fato, há apenas uma versão de cada “10” e “15”. Um telescópio ‘natural’ (lente gravitacional) no espaço copiou suas imagens e desta forma vemos estas duplicatas nos céus. Crédito: Brenda Frye

O objetivo principal da missão Planck foi o de fornecer um mapa mais preciso dos resquícios da radiação do Big Bang, a radiação cósmica de fundo (CMB – Cosmic Microwave radiation Background). Para realizar isso, Planck percorreu todo o céu em nove diferentes comprimentos de onda, desde o infravermelho ao rádio, de forma a eliminar a emissão de radiação no primeiro plano, geradas pela nossa Galáxia e por outras no Universo.

Contudo, estas fontes em primeiro plano podem ser importantes em outros campos da astronomia e foi buscando nos dados recolhidos nos comprimentos de onda curtos do Planck que os cientistas conseguiram identificar 234 fontes brilhantes com características que indiciam que estavam localizadas no Universo primordial.

A seguir o observatório Herschel observou estes objetos, em comprimentos de onda que vão do infravermelho distante (far infrared) até ao submilímetro, mas com uma sensibilidade muito maior.

O Herschel revelou que a grande maioria das fontes detectadas pelo Planck são consistentes com densas concentrações de galáxias no Universo primordial, formando vigorosamente novas estrelas.

Cada uma destas jovens galáxias é vista a converter gás e poeira em estrelas, a um ritmo de algumas centenas a 1.500 vezes a massa do Sol por ano. Para comparar, hoje em dia, a nossa própria Via Láctea tem produzido estrelas em um ritmo de apenas uma massa solar por ano.

Enquanto os astrônomos não chegaram ainda a uma conclusão relativamente à idade e luminosidade de muitas destas concentrações de galáxias recém-descobertas, são as melhores candidatas alguma vez encontradas de “proto-aglomerados”, os percursores dos aglomerados grandes e maduros que vemos no Universo de hoje em dia.

Hervé Dole do Institut d’Astrophysique Spatiale, Orsay, principal autor do estudo publicado na revista Astronomy & Astrophysics, afirmou:

Foram encontradas pistas sobre este tipo de objetos em dados anteriores do Herschel e de outros telescópios, mas a capacidade de ver o céu inteiro do Planck revelou-nos muitos outros candidatos.

Ainda temos muito para aprender sobre esta nova população, o que exige mais estudos de acompanhamento com outros observatórios. Mas acreditamos que são uma peça que faltava na formação da estrutura cosmológica.

Ludovic Montier do Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse, o cientista líder do catálogo do Planck, que contêm os candidatos a fontes de desvio para o vermelho, que está prestes a ser distribuído à comunidade, acrescentou:

Estamos agora a preparar um catálogo extenso de possíveis proto-aglomerados, detectados pelo Planck, o que deve ajudar-nos a identificar ainda mais objetos como estes.

Göran Pilbratt (ESA/Herschel) esclareceu:

Chegar a este importante resultado foi possível graças à sinergia entre o Herschel e o Planck: os objetos raros foram identificados graças aos dados de céu completo do Planck e depois com o Herschel conseguimos escrutiná-los em detalhe.

Os dois observatórios espaciais terminaram as suas observações científicas em 2013, mas a sua imensidão de dados continuará ainda a ser explorada por muitos anos.

http://cdn.phys.org/newman/gfx/news/hires/2015/3-astronomersd.jpg

Sumário da história de quase 14 bilhões de anos do Universo, mostrando em particular os eventos que contribuíram para a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB ou Cosmic Background Radiation). O cronograma da seção superior da ilustração mostra uma impressão artística da evolução do cosmos em larga escala. Os processos variam entre a inflação, a breve era de expansão acelerada do Universo quando tinha apenas uma pequena fração de um segundo, a liberação da CMB, a forma mais antiga de luz no Universo, impressa no céu quando o Cosmos tinha apenas 380.000 anos e deixou de ser opaco e finalmente da “Idade das Trevas” até ao nascimento das primeiras estrelas e galáxias, que reionizaram o Universo quanto este tinha apenas algumas centenas de milhões de anos, até o presente. Pequenas flutuações quânticas geradas durante o período inflacionário são as sementes das estruturas futuras: as estrelas e galáxias de hoje. Depois do fim da inflação, as partículas de matéria escura começaram a aglomerar-se em torno destas sementes cósmicas, construindo lentamente uma teia cósmica de estruturas. Mais tarde, depois da liberação da CMB, a matéria ordinária começou a cair na direção destas estruturas, eventualmente dando origem às estrelas e galáxias. As imagens circulares na seção inferior mostram ampliações de alguns processos microscópicos que tiveram lugar durante a história cósmica: desde pequenas flutuações geradas durante a inflação, até à sopa densa de luz e partículas que preencheram o Universo jovem; passando pela última dispersão de luz pelos elétrons, que deram origem à CMB e à sua polarização, até à reionização do Universo, provocada pelas primeiras estrelas e galáxias, que induziram polarização adicional na CMB. Crédito: ESA

Fontes

Universidade do Arizona: Galaxy Clusters Formed as ‘Fireworks’

Phys.org: Astronomers discover likely precursors of galaxy clusters we see today

ESA: Herchel and Planck find missing clue to galaxy cluster formation

Artigo Científico

A&A: Planck intermediate results. XXVII. High-redshift infrared galaxy overdensity candidates and lensed sources discovered by Planck and confirmed by Herschel-SPIRE

ArXiv.org: Planck intermediate results. XXVII. High-redshift infrared galaxy overdensity candidates and lensed sources discovered by Planck and confirmed by Herschel-SPIRE

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