ESO: O telescópio VISTA identifica as primeiras galáxias gigantes no Universo bebê

As galáxias massivas recentemente descobertas através do telescópio de rastreamento VISTA do ESO estão assinaladas com círculos vermelhos nesta imagem do campo profundo fornecida pelo projeto UltraVISTA. Créditos: ESO/UltraVISTA team. Acknowledgement: TERAPIX/CNRS/INSU/CASU

O telescópio de rastreamento VISTA do ESO encontrou uma horda de galáxias massivas anteriormente ocultas por poeira, que existiram no Universo primordial. Ao descobrir e estudar uma grande quantidade deste tipo de galáxias, os astrônomos identificaram exatamente e de forma inédita quando é que tais monstros apareceram pela primeira vez no Universo.

O simples fato de contar o número de galáxias que existem em determinada área do céu permite aos astrônomos testar teorias de formação e evolução galáctica. No entanto, uma tarefa aparentemente tão fácil torna-se mais difícil quando tentamos contar galáxias cada vez mais distantes e tênues e é mais complicada ainda devido ao fato das galáxias mais brilhantes e fáceis de observar — as mais massivas no Universo — se tornarem mais raras à medida que os astrônomos observam o passado do Universo, enquanto que as galáxias menos brilhantes, mas muito mais numerosas, são ainda mais difíceis de detectar.

Uma equipe de astrônomos liderada por Karina Caputi do Instituto Astronômico Kapteyn da Universidade de Groningen, descobriu muitas galáxias distantes que não tinham sido detectadas anteriormente. A equipe utilizou imagens do rastreamento UltraVISTA, um dos seis projetos que usam o VISTA para mapear o céu no infravermelho próximo, e fez um censo das galáxias tênues quando a idade do Universo estava compreendida entre 0,75 e 2,1 bilhões de anos.

Desde dezembro de 2009 que o rastreamento UltraVISTA tem feito imagens da mesma região do céu, com um tamanho de quase quatro vezes a Lua Cheia. Esta é a maior área no céu da qual se fez imagens no infravermelho com esta profundidade até hoje. A equipe combinou as observações UltraVISTA com observações do Telescópio Espacial Spitzer da NASA, que investiga o cosmos a comprimentos de onda ainda maiores, na região do infravermelho médio [1].

Karina Caputi explicou:

Descobrimos 574 novas galáxias massivas — a maior amostra jamais reunida deste tipo de galáxias, anteriormente ocultas, no Universo primordial. Estudá-las irá nos permitir responder a uma questão simples, porém importante: quando é que apareceram as primeiras galáxias massivas?

A obtenção de imagens do cosmos no infravermelho próximo deu aos astrônomos a possibilidade de observar objetos que estão simultaneamente obscurecidos por poeira e se encontram extremamente distantes [2], criados quando o Universo era muito jovem.

O telescópio de rastreamento VISTA do ESO encontrou uma horda de galáxias massivas anteriormente ocultas, que habitavam o Universo primordial. Ao descobrir e estudar uma grande quantidade deste tipo de galáxias, os astrônomos encontraram exatamente e de forma inédita quando é que tais monstros apareceram pela primeira vez no Universo. Esta imagem mostra algumas das galáxias massivas recém descobertas, em pequenas sub-amostras do campo UltraVISTA. Créditos: ESO/UltraVISTA team. Acknowledgement: TERAPIX/CNRS/INSU/CASU

A equipe descobriu um enorme aumento nos números destas galáxias num espaço de tempo muito curto. Uma grande fração das galáxias massivas [3] que vemos atualmente no Universo próximo já tinham sido formadas apenas 3 bilhões de anos após o Big Bang.

Henry Joy McCracken, coautor do artigo científico que descreve estes resultados [4], concluiu:

Não encontramos evidências destas galáxias massivas mais cedo do que cerca de um bilhão de anos após o Big Bang, por isso estamos confiantes que esta é a época em que as primeiras galáxias massivas se formaram.

Adicionalmente, os astrônomos descobriram que existem mais galáxias massivas do que o que se pensava anteriormente. As galáxias que estavam anteriormente escondidas pela poeira são cerca de metade do número total das galáxias massivas presentes no Universo quando este tinha entre 1,1 e 1,5 bilhões de anos [5]. Estes novos resultados contradizem, no entanto, os atuais modelos que explicam como é que as galáxias evoluíram no Universo primordial, os quais não preveem a existência de galáxias grandes tão cedo no Universo.

Para complicar ainda mais as coisas, se as galáxias massivas forem mais empoeiradas no Universo primordial do que o esperado, então nem o UltraVISTA as conseguirá detectar. Neste caso, a teoria atual que explica como é que as galáxias se formaram no Universo primordial teria que ser completamente revista.

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) irá também procurar estas galáxias empoeiradas, que podem fazer alterar as regras do “jogo”. Se forem encontradas, serão também objetos a observar pelo telescópio de 39 metros do ESO, o European Extremely Large Telescope (E-ELT), que possibilitará a obtenção de observações detalhadas de algumas das primeiras galáxias do Universo.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Spitzer Bright, UltraVISTA Faint Sources in COSMOS: The Contribution to the Overall Population of Massive Galaxies at z = 3-7”, assinado por K. Caputi et al., publicado no Astrophysical Journal.

Notas

[1] O telescópio VISTA do ESO observou no infravermelho próximo, no intervalo de comprimentos de onda entre 0,88 e 2,15 μm, (micrômetros) enquanto o Spitzer observou entre 3,6 e 4,5 μm, no infravermelho médio.

[2] A expansão do espaço nos diz que quanto mais distante estiver uma galáxia, mais depressa parecerá afastar-se de um observador situado na Terra. Este estiramento faz com que a radiação emitida por estes objetos distantes se desloque para as regiões mais vermelhas do espectro, o que significa que necessitamos de observar no infravermelho próximo e médio para capturar esta radiação.

[3] Neste contexto, “massivo” significa mais de 50 bilhões de vezes a massa do Sol. A massa total das estrelas na Via Láctea encontra-se também próxima deste número.

[4] A equipe não descobriu nenhuma evidência de galáxias massivas com desvio para o vermelho superior a 6, um valor equivalente a tempos menores que 900 milhões de anos após o Big Bang.

[5] Isto corresponde aos desvios para o vermelho entre z~5 e z~4.

Fonte

ESO: eso1545 — The Birth of Monsters – VISTA pinpoints earliest giant galaxies

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eso1545a-Spitzer-Bright-UltraVISTA-Faint-Sources-in-COSMOS-The-Contribution-to-the-Overall-Population-of-Massive-Galaxies-at-z-3-7