Hubble quebra recorde de distância cósmica ao examinar a galáxia GN-z11 a 13,4 bilhões de anos luz

A galáxia remota GN-z11 – Créditos: NASA, ESA e P. Oesch (Universidade de Yale)

Levando o Telescópio Espacial Hubble da NASA a exaustão dos seus limites técnicos, um time internacional de astrônomos quebrou o recorde de distância cósmica medindo a galáxia mais longínqua já vista no Universo. Esta galáxia surpreendentemente brilhante, chamada GN-z11, foi observada como era há 13,4 bilhões de anos, apenas 400 milhões de anos após o Big Bang. A galáxia primordial GN-z11 está localizada na direção da constelação da Ursa Maior.

A animação acima mostra a localização da galáxia GN-z11, a mais distante conhecida. O vídeo se inicia localizando a Caçarola (Big Dipper) e mostrando a constelação da Ursa Major. Em sequência o vídeo faz um zoom dentro do campo de galáxias do GOODS Norte e termina com uma imagem do Hubble dessa jovem galáxia primordial. GN-z11 foi mostrada existindo há 13,4 bilhões de anos no passado, apenas 400 milhões de anos depois do Big Bang, quando o Universo tinha 3% da sua idade atual. Créditos: Vídeo – NASA, ESA e G. Bacon (STScI); Colaboração de – NASA, ESA, P. Oesch (Yale), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale), and G. Illingworth (California, Santa Cruz)

Pascal Oesch, pesquisador líder, membro da Universidade de Yale, explicou:

Demos um grande passo para trás no tempo, além do que esperávamos ser capazes de realizar com o Hubble. Nós observamos a galáxia GN-z11 em uma época em que o Universo tinha somente 3% da sua idade atual.

A equipe contou com cientistas da Universidade de Yale, do STScI (Space Telescope Science Institute) e da Universidade da Califórnia.

Os astrônomos estão agora se aproximando das primeiras galáxias formadas no Universo. As novas observações do Hubble levam os astrônomos para um reino que se pensava ser apenas acessível com o futuro telescópio espacial James Webb (JWST) da NASA.

Esta medição fornece fortes evidências de que algumas galáxias incomuns e inesperadamente brilhantes, encontradas anteriormente em imagens do Hubble, residem na realidade nestas distâncias extraordinárias. Previamente, a equipe tinha estimado a distância até GN-z11 determinando a sua cor através de imagens com o Hubble e com o Spitzer. Agora, pela primeira vez, para uma galáxia a uma distância tão extrema, a equipe usou o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para medir com precisão a distância até GN-z11, espectroscopicamente, dividindo sua luz nas cores componentes.

O Hubble confirma, espectroscopicamente, a galáxia mais distante até à data. Créditos: NASA, ESA e A. Feild (STScI)

Os astrônomos usualmente medem grandes distâncias através da determinação do “desvio para o vermelho” (redshift) da galáxia observada. Este fenômeno é o resultado da expansão do Universo; cada objeto distante no Universo parece estar se afastando de nós porque a sua luz é esticada para comprimentos de onda mais longos à medida que viaja através do espaço em expansão até alcançar os nossos telescópios. Quanto maior o desvio para o vermelho, mais distante está a galáxia do observador.

Gabriel Brammer do STScI, coautor do estudo, esclareceu:

As nossas observações espectroscópicas revelam que a galáxia está ainda mais distante do que inicialmente tínhamos pensado, mesmo no limite de distância que o Hubble pode observar.

Antes dos astrônomos determinarem a distância da GN-z11, a galáxia mais afastada conhecida cuja distância tinha sido determinada espectroscopicamente tem um desvio para o vermelho estimado em z=8,68 (equivale a 13,2 bilhões de anos no passado). Agora, a equipe confirmou que GN-z11 tem um desvio para o vermelho de z=11,1, quase 200 milhões de anos mais perto do Big Bang.

Pieter van Dokkum, membro da Universidade de Yale, declarou:

Este é um feito extraordinário para o Hubble. Conseguiu bater todos os recordes de distância anteriores, detidos durante anos por telescópios terrestres muito maiores. Este novo recorde provavelmente vai perdurar até ao lançamento do Telescópio Espacial James Webb.

A combinação dos dados do Hubble e do Spitzer revela que GN-z11 é 25 vezes menor que a Via Láctea e tem apenas 1% da massa da nossa Galáxia em estrelas. No entanto, a recém-nascida GN-z11 está crescendo rapidamente, formando estrelas a um ritmo frenético cerca de 20 vezes maior do que a nossa Galáxia atualmente. Isto torna a galáxia extremamente remota brilhante o suficiente para que os astrônomos a encontrassem e realizassem observações com o Hubble e com o Spitzer.

Os resultados revelam novas surpreendentes pistas sobre a natureza do Universo primordial. Garth Illingworth, investigador da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, comentou:

É incrível que uma galáxia tão massiva exista apenas entre 200 e 300 milhões de anos após a formação das primeiras estrelas. É preciso um crescimento muito rápido, uma produção estelar a uma velocidade prodigiosa, para formar uma galáxia com um bilhões de massas solares tão cedo.

Estes resultados fornecem um vislumbre das potenciais observações que o Telescópio Espacial James Webb será capaz de executar depois de ser lançado para o espaço em 2018.

Pascal Oesch comentou:

O Hubble e o Spitzer já estão chegando no território do James Webb.

Garth Illingworth acrescentou:

Esta nova descoberta mostra que o telescópio James Webb vai certamente encontrar muitas dessas galáxias jovens, atingindo a época da formação das primeiras galáxias.

Esta descoberta também traz implicações importantes para o WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope) da NASA, que terá a capacidade de encontrar milhares de galáxias brilhantes e muito distantes.

Os resultados do trabalho foram aceitos para publicação em edição futura da revista The Astrophysical Journal.

Fonte

Hubble Team Breaks Cosmic Distance Record

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1603.00461v1-A-Remarkably-Luminous-Galaxy-at-z111-Measured-with-Hubble-Space-Telescope-Grism-Spectroopy