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mar 08

ESO: Poeira estelar antiga lança luz sobre as primeiras estrelas

A galáxia A2744_YD4 é o objeto mais distante observado até hoje pelo ALMA

https://cdn.eso.org/images/large/eso1708a.jpg

Esta concepção artística mostra como poderá ser a galáxia jovem muito distante A2744_YD4. Observações obtidas pelo ALMA mostraram que esta galáxia, observada quando o Universo tinha apenas 4% da sua idade atual, é rica em poeira. Tal poeira é produzida numa geração anterior de estrelas e por isso estas observações dão importantes pistas sobre o nascimento e morte explosiva das primeiras estrelas do Universo. Créditos: ESO/M. Kornmesser

Astrônomos usaram o ALMA para detectar uma enorme quantidade de poeira estelar resplandecente em uma galáxia observada quando o Universo tinha apenas 4% da sua idade atual. Esta galáxia foi observada pouco depois da sua formação e trata-se da galáxia mais distante onde já se detectou poeira. Estas observações mostraram também a mais distante detecção de oxigênio no Universo. Estes novos resultados fornecem novas pistas relativas ao nascimento e morte explosiva das primeiras estrelas.

Uma equipe internacional de astrônomos, liderada por Nicolas Laporte da University College London, utilizou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar A2744_YD4, a galáxia mais jovem e mais distante observada até hoje pelo ALMA. Surpreendentemente, a equipe descobriu que esta jovem galáxia contém poeira interestelar em abundância — poeira formada pela morte de estrelas da geração anterior.

Observações de acompanhamento com o instrumento X-shooter, montado no Very Large Telescope do ESO, confirmaram a enorme distância a que se encontra A2744_YD4. De fato, estamos observando esta galáxia quando o Universo tinha apenas 600 milhões de anos de idade, em uma era em que as primeiras estrelas e galáxias ainda estavam se formando [1].

Nicolas Laporte declarou:

A2744_YD4 não é apenas a galáxia mais distante já observada pelo ALMA, a detecção de tanta poeira indica-nos também que supernovas primordiais já poluíram esta galáxia.

A poeira cósmica é essencialmente composta por silício, carbono e alumínio, em grãos muito pequenos, com dimensões de uma milionésima parte de centímetro. Os elementos químicos destes grãos são formados no interior das estrelas e libertados para o meio quando estas morrem em espetaculares explosões de supernovas, o destino final das estrelas massivas com vidas curtas. No Universo atual estas poeiras existem em grandes quantidades, constituindo peças fundamentais na formação de estrelas, planetas e moléculas complexas; no entanto no Universo primordial — antes da primeira geração de estrelas ter morrido — a poeira era bastante escassa.

Foi possível obter observações da galáxia “poeirenta” A2744_YD4 porque este objeto se encontra por detrás de um aglomerado de galáxias massivo chamado Abell 2744 [2]. Devido a um fenômeno físico chamado lente gravitacional, o aglomerado atua como um “telescópio” cósmico gigante capaz de ampliar cerca de 1,8 vezes a galáxia mais distante A2744_YD4 e permitindo assim aos astrônomos observá-la no Universo primordial.

https://cdn.eso.org/images/large/eso1708b.jpg

Esta imagem obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA é dominada pelo rico aglomerado de galáxias Abell 2744. Mas muito além do aglomerado, observada quando o Universo tinha apenas 660 milhões de anos de idade, encontra-se a fraca galáxia A2744_YD4. Novas observações desta galáxia obtidas com o ALMA (em vermelho na imagem) mostraram que este objeto é muito rico em poeira. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA, ESA, ESO and D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna)

As observações do ALMA detectaram também emissão brilhante de oxigênio ionizado vinda de A2744_YD4. Trata-se da mais longínqua, e consequentemente mais antiga, detecção de oxigênio feita até hoje, ultrapassando o resultado do ALMA obtido em 2016.

A detecção de poeira no Universo primordial fornece informações importantes sobre a época em que explodiram as primeiras supernovas, o que permite determinar quando é que as primeiras estrelas quentes banhavam o Universo com a sua luz. Determinar a época desta “madrugada cósmica” é um “santo graal” da astronomia moderna, que pode ser investigado indiretamente através do estudo da poeira interestelar primordial.

A equipe estima que A2744_YD4 contenha uma quantidade de poeira equivalente a 6 milhões de vezes a massa do nosso Sol, enquanto a massa estelar total da galáxia — a massa de todas as estrelas contidas na galáxia — é de 2 bilhões de vezes a massa solar. A equipe mediu também a taxa de formação estelar em A2744_YD4 e descobriu que as estrelas estão se formando a uma taxa de 20 massas solares por ano — que podemos comparar ao valor de uma massa solar por ano na nossa Via Láctea [3].

Richard Ellis (ESO e University College London), coautor do estudo, explicou:

Apesar de não ser incomum encontrar uma taxa de formação estelar elevada numa galáxia distante, este valor explica a rapidez com que a poeira se formou em A2744_YD4. Este período de tempo é apenas cerca de 200 milhões de anos — ou seja, estamos observando esta galáxia pouco depois da sua formação.

Este fato diz que formação estelar significativa começou aproximadamente 200 milhões de anos antes da época a que estamos observando a galáxia, tratando-se por isso de uma excelente oportunidade para, com a ajuda do ALMA, estudar a época em que as primeiras estrelas e galáxias “acenderam” — na época mais primordial observada até hoje. O nosso Sol, o nosso planeta e a nossa existência são produtos — 13 bilhões de anos mais tarde — desta primeira geração de estrelas. Ao estudar a sua formação, vida e morte, estamos na realidade explorando as nossas origens.

Richard Ellis afirmou:

Com o ALMA poderemos obter observações mais profundas e extensas de galáxias semelhantes do Universo primordial.

Nicolas Laporte concluiu:

Mais medições deste tipo fornecem excelentes oportunidades de traçar a formação estelar primordial e a criação dos elementos químicos mais pesados no Universo primordial.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Dust in the Reionization Era: ALMA Observations of a z =8.38 Gravitationally-Lensed Galaxy”, assinado por Laporte et al., que será publicado em The Astrophysical Journal Letters.

Notas

[1] Este tempo corresponde a um desvio para o vermelho de z=8,38 ou seja, durante a era da reionização.

[2] O aglomerado de galáxias Abell 2744 é um objeto massivo, situado a 3,5 bilhões de anos-luz de distância (desvio para o vermelho de z=0,308) que se pensa ser o resultado da colisão entre quatro aglomerados de galáxias menores. Recebeu o apelido de Aglomerado de Pandora devido aos muitos fenômenos, estranhos e diferentes, que resultaram da enorme colisão durante um período de 350 milhões de anos. As galáxias correspondem a apenas 5% da massa do aglomerado, enquanto que a matéria escura corresponde a 75% e fornece a enorme gravitação necessária para curvar e ampliar a radiação emitida por galáxias de fundo. Acredita-se que os 20% da massa restante total do aglomerado se encontra sob a forma de gás quente.

[3] Esta taxa diz que a massa total de estrelas formadas cada ano é equivalente a 20 vezes a massa do Sol.

Fonte

ESO: eso1708 — Ancient Stardust Sheds Light on the First Stars. Most distant object ever observed by ALMA.

._._.

eso1708a – Dust in the Reionization Era – ALMA Observations of a z ~8,38 Gravitationally-Lensed Galaxy

2 comentários

  1. Alessandro Colluci

    Boa noite, ROCA. Se um hipotético habitante dessa galaxia apontasse um telescópio em nossa direção, no mesmo momento em que a estamos vendo em seu estagio atual, o que ele veria? Ele também nos veria no nosso estagio de evolução atual? Obrigado.

    1. ROCA

      Alessandro,

      Sua pergunta tem respostas que podem parecer frustrantes.

      Como você não definiu eu criei o seguinte cenário: “Se observador está na galáxia A2744_YD4 na era em que o Universo tinha 4% da idade atual (como nós observamos agora)”.

      Análise:

      Nessa era o Universo era bem menor e as galáxias estavam nos estágios iniciais de evolução/crescimento. Se por acaso ele conseguisse olhar com instrumentos avançados para a Via Láctea (algo que julgo improvável) ele veria a Via Láctea também nos estágios primordiais, muito diferente da Via Láctea atual (irreconhecível para nós), em uma época que o Sol ainda não existia no Universo.

      Além disso a chance de existir uma civilização inteligente no Universo primordial é também altamente improvável, pois as primeiras estrelas ainda estavam se formando, pobres em metais e consequentemente muito pobres em materiais necessários para a vida como a conhecemos. Na ocasião o Universo tinha 600 milhões de anos de idade e a galáxia observada A2744_YD4 bem menos que isso de idade… Lembre-se que os animais avançados só apareceram na Terra 4 bilhões de anos depois da Terra ter se formado, ou seja, vida inteligente e vida animal requer um bom tempo (bilhões de anos) para se estabelecer.

      O Universo era praticamente estéril no primeiro par de bilhões de anos, então, não teríamos observadores alienígenas nessas priscas eras.

      ROCA

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