Observação ALMA de anel de Einstein revela detalhe extraordinário
A Campanha de Linha de Base Longa do ALMA produziu uma imagem muito detalhada de uma galáxia distante afectada por lente gravitacional. A imagem mostra uma vista ampliada das regiões de formação estelar na galáxia, com um nível de detalhe nunca antes alcançado numa galáxia tão remota. As novas observações são muito mais detalhadas do que as obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e revelam nodos de formação estelar na galáxia equivalentes a versões gigantes da Nebulosa de Orion.
Imagem composta do anel de Einstein da SDP.81 e da galáxia reconstruída.
Crédito: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)/Y. Tamura (The University of Tokyo)/Mark Swinbank (Durham University)
A Campanha de Linha de Base Longa do ALMA produziu algumas observações extraordinárias e colectou informação com um detalhe sem precedentes dos habitantes do Universo próximo e longínquo. Foram feitas observações no final de 2014 no âmbito de uma campanha que pretendeu estudar uma galáxia distante chamada HATLAS J090311.6+003906, também conhecida pelo nome mais simples de SDP.81. A radiação emitida por esta galáxia é “vítima” de um efeito cósmico chamado lente gravitacional. Uma galáxia enorme que se situa entre a SDP.81 e o ALMA atua como lente gravitacional, distorcendo a radiação emitida pela galáxia mais distante e criando um exemplo quase perfeito do fenómeno conhecido por Anel de Einstein.
Esta galáxia é observada quando o Universo tinha apenas 15 % da sua idade atual, i.e. apenas 2,4 mil milhões de anos depois do Big Bang. A radiação levou duas vezes a idade da Terra para chegar até nós (ou seja, 11,4 mil milhões de anos), fazendo um desvio pelo caminho em torno da galáxia massiva que se encontra em primeiro plano e comparativamente perto de nós, a cerca de 4 mil milhões de anos-luz de distância.
As lentes gravitacionais foram previstas por Albert Einstein como parte da sua teoria da relatividade geral. Esta teoria diz-nos que os objetos curvam o espaço e o tempo. Qualquer radiação que se aproxime deste espaço-tempo curvo irá seguir esta curvatura criada pelo objeto. Este fenómeno permite a objetos particularmente massivos — enormes galáxias e enxames de galáxias — atuar como óculos de aumentar cósmicos. Um anel de Einstein é um tipo especial de lente gravitacional, no qual a Terra, a galáxia que se encontra em primeiro plano e a galáxia mais afastada estão perfeitamente alinhadas, criando uma distorção harmoniosa em forma de anel de luz. Este fenómeno encontra-se ilustrado no primeiro vídeo.
Pelo menos sete grupos de cientistas analisaram de forma independente os dados do ALMA sobre a SDP.81. Esta profusão de artigos científicos deu-nos informação sem precedentes sobre esta galáxia, revelando detalhes sobre a sua estrutura, conteúdo, movimento e outras características físicas.
O ALMA funciona como um interferómetro, isto é, a rede múltipla de antenas trabalha em sintonia perfeita colectando radiação como se de um único e enorme telescópio virtual se tratasse [4]. Como resultado, estas novas imagens da SDP.81 possuem uma resolução até 6 vezes melhor [5] que as imagens obtidas no infravermelho com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA.
Os sofisticados modelos dos astrónomos revelam estruturas pormenorizadas, nunca antes vistas no seio da SDP.81, sob a forma de nuvens de poeira que se pensa serem repositórios de gás molecular frio — os locais de nascimento de estrelas e planetas. Estes modelos foram corrigidos da distorção produzida pelo efeito de lente gravitacional.
Como resultado, as observações ALMA são tão nítidas que os investigadores podem ver nodos de formação estelar na galáxia, com um tamanho de até 100 anos-luz, o que equivale a observar versões gigantes da Nebulosa de Orion a produzir milhares de vezes mais estrelas jovens no lado distante do Universo. Esta é a primeira vez que um tal fenómeno é observado a distâncias tão grandes.
“A imagem reconstruída da galáxia obtida com o ALMA é espectacular,” diz Rob Ivison, co-autor de dois artigos científicos que descrevem os resultados e Diretor de Ciência do ESO. “A enorme área colectora do ALMA, a grande separação entre as suas antenas e a atmosfera muito estável que existe por cima do deserto do Atacama, levaram a que conseguíssemos obter um detalhe sem precedentes tanto nas imagens como nos espectros, o que significa que temos observações muito sensíveis, assim como informação sobre como é que as diferentes partes da galáxias se movimentam. Podemos estudar galáxias no outro extremo do Universo à medida que se fundem e formam enormes quantidades de estrelas. Isto é o tipo de coisa que me faz levantar cedo da cama!”
Utilizando a informação espectral colectada pelo ALMA, os astrónomos mediram também como é que a galáxia distante roda e estimaram a sua massa. Os dados mostraram que o gás contido nesta galáxia é instável; nodos de gás estão a colapsar sobre si mesmo, indo muito provavelmente no futuro dar origem a regiões gigantes de formação estelar.
Curiosamente, a modelização do efeito de lente gravitacional indica também a existência de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia que atua como lente [6]. A região central da SDP.81 é muito ténue para poder ser detectada, levando à conclusão de que a galáxia em primeiro plano possui um buraco negro supermassivo com mais de 200-300 milhões de vezes a massa do Sol.
O número de artigos científicos publicados usando um único conjunto de dados do ALMA demonstra bem a excitação gerada pelo potencial da alta resolução e poder colector da rede. Mostra também como é que o ALMA permitirá aos astrónomos fazer mais descobertas nos anos vindouros, levantando ainda mais questões sobre a natureza das galáxias distantes.
Este é um artigo do ESO, que pode ser lido aqui.
Últimos comentários