Galáxia fóssil produzia 250 sóis por ano

Esta descoberta inesperada revela um vigoroso e agitado movimento de formação estelar em uma galáxia do Universo primitivo, um berço de estrelas onde as estrelas-bebês nasciam a um ritmo de 250 sóis por ano. [Imagem: ESO/M. Kornmesser]

Pela primeira vez, astrônomos mediram diretamente o tamanho e o brilho de regiões de formação estelar numa galáxia muito distante, graças a uma descoberta inesperada do telescópio APEX (Atacama Pathfinder Experiment).

A galáxia encontra-se tão distante, e a sua luz demorou tanto tempo para chegar até nós, que a imagem agora captada é uma verdadeira viagem no tempo, mostrando a galáxia como ela era há 10 bilhões de anos - um verdadeiro "fóssil cósmico".

Conglomerados de galáxias

O feito foi possível porque uma lente gravitacional cósmica está amplificando o brilho da galáxia, permitindo que ela seja visualizada como estivesse muito mais perto, uma imagem que seria totalmente impossível de obter de outro modo.

Ao observarem um conglomerado (cluster) de galáxias de grande massa nos comprimentos de onda do submilímetro, usando o telescópio APEX, no Chile, os astrônomos descobriram uma nova galáxia muito brilhante, mais distante do que o próprio conglomerado que eles estavam observando.

A nova galáxia foi batizada com o nome de SMM J2135-0102.

Os conglomerados de galáxias estão entre os objetos de maior massa do Universo, mantidos coesos por ação da gravidade. São compostos por centenas de milhares de galáxias.

Contudo, as próprias galáxias contêm apenas cerca de um décimo da massa total do conglomerado - a maior parte da massa, que corresponde a mais de um trilhão de vezes [1015] a massa do Sol, é composta por gás quente e matéria escura.

Lente gravitacional

A enorme massa do conglomerado de galáxias curva a luz que vem da galáxia mais distante, atuando como uma lente gravitacional. Exatamente como acontece com um telescópio, esta lente gravitacional amplifica a luz, tornando a imagem da galáxia longínqua mais luminosa.

Graças ao alinhamento casual - um verdadeiro golpe de sorte dos astrônomos - entre o conglomerado e a galáxia longínqua, esta última tem sua luz muito amplificada, por um fator de 32.

"Ficamos surpresos ao descobrir um objeto extremamente brilhante que não se encontrava na posição esperada. Rapidamente compreendemos que se tratava de uma galáxia previamente desconhecida que se encontrava muito mais distante mas que estava sendo amplificada pelo conglomerado de galáxias mais próximo de nós," afirma Carlos De Breuck, do Observatório Europeu do Sul (ESO).

"A amplificação mostra-nos a galáxia com um nível de detalhes sem precedentes, embora se encontre tão distante que a sua luz levou cerca de 10 bilhões de anos para chegar até nós," explica Mark Swinbank, da Universidade de Durham, na Inglaterra, autor principal do artigo científico que relata a descoberta. "Nas observações que se seguiram, obtidas com o telescópio Submillimeter Array, pudemos estudar as nuvens onde estrelas se formam na galáxia com enorme precisão."

O efeito de lente gravitacional foi previsto pela Teoria Geral da Relatividade de Albert Einstein. Devido à enorme massa e à sua posição intermediária entre nós e as galáxias muito distantes, os conglomerados de galáxias atuam como lentes gravitacionais extremamente eficientes, curvando a radiação que vem das galáxias que se encontram por trás deles. Dependendo da distribuição da massa do conglomerado, vários efeitos interessantes são produzidos, tais como amplificação, distorções de forma, arcos gigantes e imagens múltiplas da mesma fonte.

Maternidade de estrelas

Esta descoberta inesperada revela um vigoroso e agitado movimento de formação estelar em uma galáxia do Universo primitivo, um berço de estrelas onde as estrelas-bebês vêm ao mundo cem vezes mais depressa do que nas galáxias atuais.

A amplificação permite que as nuvens de formação estelar possam ser isoladas na galáxia até uma escala de cerca de algumas centenas de anos-luz - quase até ao tamanho das nuvens gigantes da nossa própria Via Láctea.

Para podermos observar este nível de detalhes sem a ajuda de lentes gravitacionais precisaríamos dos telescópios do futuro, como o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), que se encontra atualmente em fase de construção no mesmo planalto onde está instalado o APEX, há cerca de 5.000 metros de altitude.

Desta forma, esta descoberta por acaso deu assim aos astrônomos uma antevisão única da ciência que será possível realizar daqui a alguns anos com o ALMA.

Nascimento de estrelas

Estas "fábricas de estrelas" são semelhantes em tamanho às que se encontram na nossa Via Láctea, mas são uma centena de vezes mais luminosas, sugerindo que a formação estelar no início de vida destas galáxias tenha sido um processo muito mais vigoroso do que o que é geralmente encontrado em galáxias mais próximas de nós no tempo e no espaço.

As nuvens parecem-se, de muitas maneiras, com os núcleos densos de nuvens de formação estelar no Universo mais próximo - e, portanto, mais recente.

"Estimamos que a SMM J2135-0102 esteja criando estrelas a uma taxa equivalente a cerca de 250 sóis por ano," diz de Breuck. "A formação estelar nas suas enormes nuvens de poeira é diferente da que acontece no Universo próximo. No entanto, as nossas observações sugerem igualmente que deverá ser possível utilizar o mesmo tipo de física utilizado para as maternidades estelares mais densas nas galáxias próximas, de modo a compreender a formação estelar nestas galáxias mais longínquas."

Bibliografia:

Intense star formation within resolved compact regions in a galaxy at z = 2.3
A. M. Swinbank, I. Smail, S. Longmore, A. I. Harris, A. J. Baker, C. De Breuck, J. Richard1, A. C. Edge, R. J. Ivison, R. Blundell, K. E. K. Coppin, P. Cox, M. Gurwell, L. J. Hainline, M. Krips, A. Lundgren, R. Neri, B. Siana, G. Siringo, D. P. Stark, D. Wilner, J. D. Younger
Nature
21 March 2010
Vol.: Advance online publication
DOI: 10.1038/nature08880

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