Nota de Imprensa

Um Universo resplandescente

Espectrógrafo MUSE revela que quase todo o céu do Universo primordial brilha em radiação de Lyman-alfa

1 de Outubro de 2018

Observações profundas levadas a cabo pelo espectrógrafo MUSE montado no Very Large Telescope do ESO revelaram enormes reservatórios cósmicos de hidrogénio atómico em torno de galáxias distantes. A extrema sensibilidade do MUSE permitiu a observação direta de nuvens ténues de hidrogénio brilhantes que emitem radiação de Lyman-alfa no Universo primordial — mostrando assim que quase todo o céu noturno brilha de forma invisível.

Com o auxílio do instrumento MUSE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, uma equipa internacional de astrónomos descobriu uma quantidade inesperada de emissão de Lyman-alfa na região do Campo Ultra Profundo Hubble (Hubble Ultra Deep Field — HUDF). A emissão descoberta cobre quase todo o campo, o que leva a equipa a extrapolar que quase todo o céu estará a brilhar de forma invisível devido a radiação de Lyman-alfa emitida no Universo primordial [1].

Os astrónomos há muito que se habituaram a que o céu seja completamente diferente consoante os diferentes comprimentos de onda em que é observado, no entanto a extensão da emissão de Lyman-alfa observada é ainda assim surpreendente. “Descobrir que todo o céu brilha em radiação de Lyman-alfa emitida por nuvens de hidrogénio distantes foi realmente uma surpresa extraordinária,” diz Kasper Borello Schmidt, um membro da equipa de astrónomos responsável pela descoberta.

“Trata-se de uma descoberta extraordinária!” acrescenta Themiya Nanayakkara, também membro da equipa. “Da próxima vez que olhar para o céu noturno sem Lua e vir as estrelas, imagine o brilho invisível do hidrogénio, os primeiros blocos constituintes do Universo, a iluminar todo o céu noturno.”

A região do HUDF que a equipa observou é uma área do céu bastante normal situada na constelação da Fornalha, que se tornou famosa quando foi mapeada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA em 2004. O telescópio utilizou mais de 270 horas de precioso tempo de observação para explorar esta região do espaço, de modo mais profundo do que o que tinha sido feito até à data.

As observações do HUDF revelaram milhares de galáxias espalhadas por toda uma zona escura do céu, dando-nos assim uma visão bastante real da escala do Universo. Agora, as capacidades extraordinárias do MUSE permitiram observações ainda mais profundas. A detecção de emissão de Lyman-alfa no HUDF é importante pois trata-se da primeira vez que os astrónomos conseguiram ver esta radiação ténue emitida pelos envelopes gasosos das galáxias mais primordiais. Esta imagem composta mostra a radiação de Lyman-alfa a azul, sobreposta à icónica imagem do HUDF.

O instrumento MUSE, usado para fazer estas observações, é um espectrógrafo de campo integral de vanguarda instalado no Telescópio Principal nº 4 do VLT, no Observatório do Paranal do ESO [2]. Quando observa o céu, o MUSE vê a distribuição dos comprimentos de onda da radiação em cada pixel do seu detector. Observar o espectro total da radiação emitida por objetos astronómicos fornece-nos pistas importantes sobre os processos astrofísicos que ocorrem no Universo [3].

“Com estas observações MUSE, ficamos com uma ideia completamente nova dos “casulos” de gás difuso que rodeiam as galáxias do Universo primordial,” comenta Philipp Richter, outro membro da equipa.

A equipa internacional de astrónomos que fez estas observações tentou identificar os processos que fazem com que estas nuvens de hidrogénio distantes emitam em Lyman-alfa, no entanto a causa precisa permanece um mistério. Apesar disso, como se pensa que este ténue brilho seja omnipresente no céu noturno, espera-se que investigação futura possa descobrir a sua origem.

“Esperamos ter no futuro medições ainda mais sensíveis,” conclui Lutz Wisotzki, líder da equipa. “Queremos descobrir como é que estes vastos reservatórios cósmicos de hidrogénio atómico se encontram distribuídos no espaço.”

Notas

[1] A luz viaja espantosamente depressa, mas ainda assim a uma velocidade finita, o que significa que a luz que chega à Terra emitida por galáxias extremamente distantes demorou um longo tempo a viajar, abrindo-nos por isso uma janela sobre o passado, altura em que o Universo era muito mais jovem.

[2] No Telescópio Principal nº 4 do VLT, o Yepun, está instalado um complemento de instrumentos científicos excepcionais e sistemas tecnologicamente avançados, incluindo a Infraestrutura de Óptica Adaptativa, que recentemente recebeu o Prémio de 2018 para a Equipa Tecnológica de Excelência Paul F. Forman da Sociedade de Óptica americana.

[3] A radiação de Lyman-alfa que o MUSE observou tem origem em transições atómicas electrónicas que ocorrem em átomos de hidrogénio, que emitem radiação com um comprimento de onda de aproximadamente 122 nanómetros. Como tal, esta radiação é completamente absorvida pela atmosfera terrestre. Apenas a emissão de Lyman-alfa desviada para o vermelho emitida por galáxias extremamente distantes possui um comprimento de onda suficientemente longo para passar pela atmosfera da Terra e ser detectada pelos telescópios do ESO colocados no solo.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Nearly 100% of the sky is covered by Lyman-α emission around high redshift galaxies”, o qual foi publicado hoje na revista Nature.

A equipa é composta por Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Alemanha), Roland Bacon (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, França), Jarle Brinchmann (Universiteit Leiden, Holanda; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal), Sebastiano Cantalupo (ETH Zürich, Suíça), Philipp Richter (Universität Potsdam, Alemanha), Joop Schaye (Universiteit Leiden, Holanda), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Alemanha), Tanya Urrutia (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Alemanha), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Alemanha), Mohammad Akhlaghi (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, França), Nicolas Bouché (Université de Toulouse, França), Thierry Contini (Université de Toulouse, França), Bruno Guiderdoni (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, L’Université de Lyon, França), Edmund C. Herenz (Stockholms universitet, Suécia), Hanae Inami (L’Université de Lyon, França), Josephine Kerutt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Alemanha), Floriane Leclercq (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, L’Université de Lyon, França), Raffaella A. Marino (ETH Zürich, Suíça), Michael Maseda (Universiteit Leiden, Holanda), Ana Monreal-Ibero (Instituto Astrofísica de Canarias, Espanha; Universidad de La Laguna, Espanha), Themiya Nanayakkara (Universiteit Leiden, Holanda), Johan Richard (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, L’Université de Lyon, França), Rikke Saust (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Alemanha), Matthias Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Alemanha) e Martin Wendt (Universität Potsdam, Alemanha).

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 tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. 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 e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Fotografias do MUSE
• Fotografias do VLT

Contactos

Lutz Wisotzki
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam
Potsdam, Germany
Tel: +49 331 7499 532
Email: lwisotzki@aip.de

Roland Bacon
MUSE Principal Investigator / Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
Lyon, France
Telm: +33 6 08 09 14 27
Email: rmb@obs.univ-lyon1.fr

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Margarida Serote (Contacto de imprensa em Portugal)
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1832, 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.