EGSY8p7 é a mais distante galáxia já confirmada, cujo espectro obtido com o Observatório W. M. Keck a coloca em um desvio para o vermelho z=8,68, na época em que o Universo tinha menos de 600 milhões de anos de idade. A ilustração mostra o incrível progresso feito nos últimos anos no estudo da história cósmica. Estes estudos são importantes para a compreensão da evolução do Universo, desde um período escuro até um em que as galáxias começaram a brilhar. A emissão do hidrogênio de EGSY8p7 poderá indicar que é o primeiro exemplo conhecido de uma antiga geração de galáxias jovens que emitiam radiação incomumente forte. Crédito: Adi Zitrin, Caltech
MAUNAKEA, Havaí: Um time de astrofísicos, usando o Observatório W. M. Keck no Havaí, mediu com sucesso a galáxia mais distante já registada. Mais interessante ainda, a equipe capturou suas emissões de hidrogênio quando o Universo tinha menos de 600 milhões de anos de idade. Além disso, o método de detecção da galáxia, a EGSY8p7, forneceu um vislumbre importante sobre como as primeiras estrelas no Universo se iluminaram depois do Big Bang.
Usando o poderoso espectrógrafo de infravermelho do Observatório Keck, MOSFIRE, o time datou a galáxia detectando sua linha de emissão Lyman-alfa, a assinatura de hidrogênio gasoso e quente aquecido pela forte emissão de raios ultravioleta proveniente de estrelas recém-nascidas. Embora esta seja uma assinatura frequentemente detectada em galáxias próximas da Via Láctea, a detecção da emissão Lyman-alfa em distâncias tão grandes é inesperada, uma vez que esta radiação é facilmente absorvida pelos inúmeros átomos de hidrogênio que em tese permeiam o espaço intergaláctico no Universo primordial. O resultado nos deu novas informações sobre o processo de “reionização cósmica”, o fenômeno pelo qual as nuvens escuras de hidrogênio foram divididas nos seus prótons e elétrons constituintes da primeira geração de galáxias.
O astrônomo Adi Zitrin, Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), autor principal do estudo, afirmou:
Nós frequentemente observamos a linha de emissão Lyman-alfa do hidrogênio em objetos próximos, uma vez que este é um dos marcadores mais confiáveis da formação estelar. No entanto, à medida que penetramos cada vez mais profundamente no Universo e, portanto, cada vez mais nos tempos primordiais, o espaço entre as galáxias passa a conter um número crescente de nuvens escuras de hidrogênio que absorvem este sinal.
Uma pesquisa recente descobriu que a fração de galáxias que mostram esta linha proeminente diminui acentuadamente depois do primeiro bilhão de anos de idade do Universo, o que equivale a um desvio para o vermelho de aproximadamente z=6. O desvio para o vermelho é uma medida de quanto o Universo se expandiu desde que a luz saiu de uma fonte distante. Tal desvio só pode ser determinado em objetos tênues usando um espectrógrafo acoplado a um telescópio grande e poderoso como os telescópios gêmeos de 10 metros do Observatório Keck, o maior do mundo.
Richard Ellis, co-autor e astrônomo do Caltech, explicou:
O aspeto surpreendente sobre a presente descoberta é que nós detectamos esta linha de emissão Lyman-alfa em uma galáxia aparentemente tênue com um desvio para o vermelho z=8,68, correspondendo ao tempo em que o Universo deveria estar repleto de nuvens absorventes de hidrogênio. Além de quebrar o recorde anterior do desvio para o vermelho z=7,73, também obtido no Observatório Keck, esta detecção está nos contando algo novo sobre o modo como o Universo evoluiu em suas primeiras centenas de milhões de anos.
Simulações computacionais do processo de reionização cósmica sugerem que o Universo era totalmente opaco à radiação Lyman-alfa nos primeiros 400 milhões de anos da histórica cósmica e, gradualmente, à medida que as primeiras galáxias nasciam, a intensa radiação ultravioleta das suas estrelas jovens reagiu com este hidrogênio obscurecedor em bolhas de raios crescentes que, eventualmente, se sobrepuseram de forma que todo o espaço entre as galáxias se tornou “ionizado”, isto é, composto por elétrons e prótons livres. Neste ponto, a radiação Lyman-alpha ficou livre para viajar desimpedida através do espaço.
Sirio Belli, estudante do Caltech que ajudou a fazer as observações principais, esclareceu:
Talvez seja o caso de que a galáxia em questão, EGSY8p7, a qual é incomumente (intrinsecamente) luminosa, tenha propriedades especiais que lhe permitiram criar uma grande bolha de hidrogênio ionizado muito mais cedo do que o possível para galáxias mais representativas desta altura. EGSY8p7 é luminosa e ao mesmo tempo tem um grande desvio para o vermelho. Suas cores medidas pelos telescópios Hubble e Spitzer indicam que eventualmente esteja sendo alimentada por uma população de estrelas excepcionalmente quentes.
Considerando que a descoberta de uma fonte tão precoce, com a radiação Lyman-alfa tão intensa é algo inesperado, a descoberta fornece uma nova visão sobre o modo como as galáxias contribuíram para o processo da reionização. É possível que este processo cósmico seja irregular, ou seja, que algumas regiões do espaço evoluam mais rapidamente que outras, por exemplo, devido a variações na densidade da matéria de um lugar para outro lugar. Alternativamente, EGSY8p7 poderá ser o primeiro exemplo de uma geração antecipada com radiação ionizante incomumente forte.
Zitrin concluiu:
Em alguns aspetos, o período de reionização cósmica é a peça que faltava ao nosso entendimento geral da evolução do Universo. Além de empurrar a fronteira para uma época em que o Universo tinha apenas 600 milhões de anos, o surpreendente desta descoberta é que o estudo de fontes como EGSY8p7 vai fornecer novos dados sobre como este processo ocorreu.
O artigo científico foi publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.
Fonte
Keck: New Record: Keck Observatory Measures Most Distant Galaxy
Artigo Científico
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