Nota de Imprensa

Uma galáxia aparentemente velha num Universo jovem

O ALMA e o VLT observam uma galáxia surpreendentemente evoluída e poeirenta

2 de Março de 2015

Uma das galáxias mais distantes observada até hoje deu aos astrónomos a primeira detecção de poeira num sistema com formação estelar muito longínquo, o que aponta para uma rápida evolução das galáxias depois do Big Bang. Nas novas observações utilizou-se o ALMA para capturar o fraco brilho da poeira fria na galáxia A1689-zD1 e o Very Large Telescope do ESO para medir a distância a este objeto.

Uma equipa de astrónomos, liderada por Darach Watson, da Universidade de Copenhaga, utilizou o instrumento X-shooter montado no Very  Large Telescope, assim como o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar uma das galáxias mais jovens e mais longínquas alguma vez encontradas. A equipa surpreendeu-se ao descobrir um sistema muito mais evoluído do que o esperado, com uma fração de poeira muito semelhante à de uma galáxia madura, como a Via Láctea. Tal poeira é vital à vida, contribuindo para a formação de planetas, moléculas complexas e estrelas normais.

O alvo das observações da equipa chama-se A1689-zD1 [1], uma galáxia observável apenas devido ao facto do seu brilho estar a ser amplificado mais de nove vezes por uma lente gravitacional, sob a forma de um enxame de galáxias, Abell 1689, o qual se situa entre a jovem galáxia e a Terra. Sem este aumento gravitacional, o brilho desta galáxia muito ténue seria demasiado fraco para se poder detectar.

Vemos a A1689-zD1 quando o Universo tinha apenas cerca de 700 milhões de anos - ou seja 5% da sua idade atual [2]. É um sistema relativamente modesto - muito menos massivo e luminoso do que muitos outros objetos que foram anteriormente estudados nesta fase do Universo primordial e portanto uma galáxia mais típica dessa altura.

A A1689-zD1 está a ser observada tal como era no período da reionização, altura em que as primeiras estrelas trouxeram uma madrugada cósmica, iluminando pela primeira vez um Universo imenso e transparente e acabando com o extenso período de estagnação chamado Idade das Trevas. Esperava-se que a galáxia se parecesse com um sistema recém formado, mas afinal os observadores ficaram surpreendidos ao descobrir uma rica complexidade química e abundância de poeira interestelar.

“Depois de confirmada a distância à galáxia com o auxílio do VLT,” disse Darach Watson, “percebemos que este objeto já tinha sido observado anteriormente pelo ALMA. Não esperávamos encontrar grande coisa, mas posso dizer que ficámos todos muito entusiasmados quando percebemos que não só o ALMA já a tinha observado, como se tratava de uma detecção muito clara. Um dos objetivos principais do Observatório ALMA era encontrar galáxias no Universo primordial através das suas emissões de gás frio e poeira - e aqui está!”

Esta galáxia é um bebé cósmico - mas que provou ser precoce. Com esta idade esperar-se-ia que apresentasse uma falta de elementos químicos mais pesados - qualquer elemento mais pesado que o hidrogénio ou o hélio define-se em astronomia como metal. Estes elementos são produzidos no interior das estrelas e espalhados por toda a parte quando as estrelas explodem ou morrem de qualquer forma. Este processo tem que se repetir por muitas gerações estelares para produzir uma abundância significativa de elementos pesados, tais como o carbono, oxigénio ou azoto.

Surpreendentemente, a galáxia A1689-zD1 parecia emitir imensa radiação no infravermelho longínquo [3], indicando assim que já tinha produzido muitas das suas estrelas e quantidades significativas de metais, revelando que não só continha poeira, mas também possuía uma razão poeira-gás semelhante à de galáxias muito mais maduras.

“Embora a origem exata da poeira galáctica permaneça obscura,” explica Darach Watson, ”a nossa descoberta indica que a sua produção ocorre muito rapidamente, num período de apenas 500 milhões de anos desde o início da formação estelar no Universo - um intervalo de tempo muito curto em termos cosmológicos, já que a maioria das estrelas vivem durante milhares de milhões de anos.”

Os resultados sugerem que a A1689-zD1 tem estado a formar estrelas de modo consistente a uma taxa moderada desde uma altura de cerca de 560 milhões de anos depois do Big Bang, ou alternativamente passou por um período extremo muito rápido de formação estelar explosiva antes de iniciar a fase de declínio da formação estelar.

Antes deste resultado, havia a preocupação de que tais galáxias longínquas poderiam não ser detectadas, no entanto a A1689-zD1 foi detectada usando apenas observações breves do ALMA.

Kirsten Knudsen (Universidade Chalmers de Tecnologia, Suécia), co-autor do artigo científico que descreve estes resultados, acrescenta,” Esta extraordinária galáxia poeirenta parece ter tido muita pressa em formar as suas primeiras gerações de estrelas. No futuro, o ALMA será capaz de nos ajudar a encontrar mais galáxias como esta, de modo a que possamos perceber o que é que as leva a querer “crescer” tão depressa.”

Notas

[1] Esta galáxia foi observada anteriormente em imagens Hubble, suspeitando-se que seria muito distante, no entanto na altura não se conseguiu medir de modo preciso a sua distância.

[2] O que corresponde a um desvio para o vermelho de 7,5.

[3] Esta radiação é “esticada” devido à expansão do Universo, aparecendo na zona dos comprimentos de onda milimétricos quando chega à Terra e podendo, por isso, ser detectada com o ALMA.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization” de D. Watson et al., que será publicado online na revista Nature a 2 de março de 2015.

A equipa é composta por D. Watson (Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhaga, Dinamarca), L. Christensen (Universidade de Copenhaga), K. K. Knudsen (Universidade Chalmers de Tecnologia, Suécia), J. Richard (CRAL, Observatoire de Lyon, Saint Genis Laval, França), A. Gallazzi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Itália) e M. J. Michalowski (SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, RU).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1508, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.