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Os astrônomos esperam que as primeiras galáxias, aquelas que se formaram poucas centenas de milhões de anos após o Big Bang, compartilhem muitas semelhanças com algumas das galáxias anãs que vemos hoje no Universo próximo. Essas primeiras aglomerações de alguns bilhões de estrelas se tornariam os blocos de construção das galáxias maiores que passaram a dominar o Universo após os primeiros bilhões de anos.
Observações em andamento com o Atacama Large Millimeter / submilimeter Array (ALMA), no entanto, descobriram exemplos surpreendentes de galáxias massivas cheias de estrelas vistas quando o Cosmos tinha menos de um bilhão de anos. Isso sugere que blocos de construção galácticos menores foram capazes de se reunir em galáxias grandes rapidamente.
As últimas observações do ALMA atrasam ainda mais essa época da formação de galáxias massivas, identificando duas galáxias gigantes vistas quando o Universo tinha apenas 780 milhões de anos, ou cerca de 5% da sua idade atual. O ALMA também revelou que essas galáxias incomumente grandes estão aninhadas dentro de uma estrutura cósmica ainda mais massiva, um halo de matéria escura com tanta massa quanto vários trilhões de sóis.
Para corrigir os
efeitos das lentes gravitacionais nessas
galáxias, os dados do ALMA (painel esquerdo) são comparados com uma imagem de
modelo distorcida pelas lentes (segundo painel). A diferença é mostrada no
terceiro painel da esquerda. A estrutura da galáxia, após remover o efeito
de lente, é mostrada à direita. Essa imagem percorre as diferentes faixas
de velocidade dentro da galáxia, que aparecem em diferentes frequências no ALMA
devido ao efeito Doppler. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); D.
Marrone et al.
As duas galáxias estão tão próximas - menos do que a distância da Terra ao centro de nossa galáxia - que logo se fundirão para formar a maior galáxia já observada naquele período da história cósmica. Essa descoberta fornece novos detalhes sobre o surgimento de grandes galáxias e o papel da matéria escura na montagem das estruturas mais massivas do Universo.
Os pesquisadores relatam suas descobertas na revista Nature.
"Com essas excelentes observações do ALMA, os astrônomos estão vendo a galáxia mais massiva conhecida nos primeiros bilhões de anos do Universo em processo de montagem", disse Dan Marrone, professor associado de astronomia da Universidade do Arizona em Tucson e principal autor de o papel.
Os astrônomos estão vendo essas galáxias durante um período da história cósmica conhecido como Época da Reionização, quando a maior parte do espaço intergaláctico foi inundada por uma névoa obscura de gás hidrogênio frio. À medida que mais estrelas e galáxias se formaram, sua energia eventualmente ionizou o hidrogênio entre as galáxias, revelando o Universo como o vemos hoje.
Impressão artística de um par de galáxias do Universo muito antigo. Crédito: NRAO / AUI / NSF; D. Berry
"Geralmente vemos isso como o tempo de pequenas galáxias trabalhando duro para mastigar o meio intergaláctico neutro", disse Marrone. “Montar evidências observacionais com o ALMA, no entanto, ajudou a reformular essa história e continua a atrasar o tempo em que galáxias verdadeiramente massivas surgiram pela primeira vez no Universo”.
As galáxias que Marrone e sua equipe estudaram, conhecidas coletivamente como SPT0311-58, foram originalmente identificadas como uma única fonte pelo Telescópio do Polo Sul da National Science Foundation. Essas primeiras observações indicaram que esse objeto estava muito distante e brilhava intensamente na luz infravermelha, o que significa que era extremamente poeirento e provavelmente passava por uma explosão de formação estelar. Observações subsequentes com o ALMA revelaram a distância e a natureza dupla do objeto, resolvendo claramente o par de galáxias em interação.
Para fazer essa observação, o ALMA teve alguma ajuda de uma lente gravitacional, que proporcionou um impulso de observação ao telescópio. As lentes gravitacionais se formam quando um objeto massivo intermediário, como uma galáxia ou aglomerado de galáxias, inclina a luz de galáxias mais distantes. No entanto, distorcem a aparência do objeto em estudo, exigindo modelos sofisticados de computador para reconstruir a imagem como ela apareceria em seu estado inalterado.
Esse processo de " deconvolução " forneceu detalhes intrigantes sobre as galáxias, mostrando que a maior das duas está formando estrelas a uma taxa de 2.900 massas solares por ano. Ele também contém cerca de 270 bilhões de vezes a massa do nosso Sol em gás e quase 3 bilhões de vezes a massa do nosso Sol em pó. "Essa é uma grande quantidade enorme de poeira, considerando a tenra idade do sistema", observou Justin Spilker, recém-formado na Universidade do Arizona e atualmente pós-doutorado na Universidade do Texas em Austin.
Os astrônomos determinaram que a rápida formação de estrelas desta galáxia provavelmente foi desencadeada por um encontro próximo com sua companheira um pouco menor, que já hospeda cerca de 35 bilhões de massas solares de estrelas e está aumentando sua taxa de explosão de estrelas no ritmo alucinante de 540 massas solares por ano.
Os pesquisadores observam que as galáxias desta época são mais confusas do que as que vemos no universo próximo. Suas formas mais confusas seriam devidas às vastas reservas de gás que caíam sobre eles e suas interações e fusões contínuas com seus vizinhos.
As novas observações também permitiram que os pesquisadores deduzissem a presença de um halo de massa escura verdadeiramente maciço ao redor das duas galáxias. A matéria escura fornece a força da gravidade que causa o colapso do Universo em estruturas (galáxias, grupos e aglomerados de galáxias, etc.).
"Se você deseja ver se uma galáxia faz sentido em nossa atual compreensão da cosmologia, você quer olhar para o halo da matéria escura - a estrutura da matéria escura em colapso - na qual ela reside", disse Chris Hayward, cientista associado da Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron, em Nova York. "Felizmente, sabemos muito bem a relação entre a matéria escura e a matéria normal no Universo, para que possamos estimar qual deve ser a massa do halo da matéria escura".
Ao comparar seus cálculos com as previsões cosmológicas atuais, os pesquisadores descobriram que esse halo é um dos mais massivos que deveria existir naquele momento.
“Há mais galáxias descobertas com o Telescópio do Polo Sul que estamos acompanhando e há muito mais dados de pesquisas que estamos apenas começando a analisar. Nossa esperança é encontrar mais objetos como esse, possivelmente ainda mais distantes, para entender melhor essa população de galáxias empoeiradas extremas e, especialmente, sua relação com a população de galáxias dessa época”, disse Joaquin Vieira, da Universidade de Illinois em Urbana. -Campanha.
"De qualquer forma, nossa próxima rodada de observações do ALMA deve nos ajudar a entender a rapidez com que essas galáxias se uniram e melhorar nosso entendimento da formação maciça de galáxias durante a reionização", acrescentou Marrone.
informação adicional
Esta pesquisa é apresentada em um artigo intitulado "Crescimento da galáxia em um halo massivo nos primeiros bilhões de anos da história cósmica", de D. Marrone, et al., Aparece na Publicação Online Avançada para a Natureza. [Http: //www.nature .com / natureza].
A equipe de pesquisa foi composta por DP Marrone [1], JS Spilker [1], CC Hayward [2,3], JD Vieira [4], M. Aravena [5], MLN Ashby [3], MB Bayliss [6] Os dados foram coletados por meio de questionários, entrevistas, entrevistas e entrevistas com os participantes. TM Crawford [11,14], DJM Cunningham [15,17], C. De Breuck [16], CD Fassnacht [18], AH Gonzalez [19], TR Greve [20], YD Hezaveh [21,28], K. Lacaille [22], KC Litke [1], S. Lower [4], J. Ma [19], M. Malkan [23], TB Miller [15], WR Morningstar [21], EJ Murphy [24] ], D. Narayanan [19], KA Phadke [4], KM Rotermund [15], J. Sreevani [4], B. Stalder [25], AA Stark [3], ML Strandet [26,27], M Tang [1] e A. Weiß [26].
[1] Steward Observatory, Universidade do Arizona, 933 North Cherry Avenue, Tucson, AZ 85721, EUA.
[2] Centro de Astrofísica Computacional, Flatiron Institute, 162 Fifth Avenue, Nova York, NY 10010, EUA.
[3] Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138, EUA.
[4] Departamento de Astronomia, Universidade de Illinois, 1002 West Green St., Urbana, IL 61801
[5] Núcleo de Astronomia, Facultad de Ingeniería, Universidade Diego Portales, Av. Exército 441, Santiago, Chile
[6] Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial, Instituto de Tecnologia de Massachusetts, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, EUA.
[7] Universidade de Aix Marselha, CNRS, LAM, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Marselha, França.
[8] Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Missouri, 5110 Rockhill Road, Kansas City, MO 64110, EUA.
[9] Laboratório Cavendish, Universidade de Cambridge, 19 JJ Thomson Avenue, Cambridge, CB3 0HE, Reino Unido.
[10] Instituto Kavli de Cosmologia, Universidade de Cambridge, Madingley Road, Cambridge CB3 0HA, Reino Unido.
[11] Instituto Kavli de Física Cosmológica, Universidade de Chicago, 5640 South Ellis Avenue, Chicago, IL 60637, EUA.
[12] Departamento de Física, Universidade de Chicago, 5640 South Ellis Avenue, Chicago, IL 60637, EUA.
[13] Instituto Enrico Fermi, Universidade de Chicago, 5640 South Ellis Avenue, Chicago, IL 60637, EUA.
[14] Departamento de Astronomia e Astrofísica, Universidade de Chicago, 5640 South Ellis Avenue, Chicago, IL 60637, EUA.
[15] Universidade Dalhousie, Halifax, Nova Escócia, Canadá.
[16] Observatório Europeu do Sul, Karl Schwarzschild Straße 2, 85748 Garching, Alemanha.
[17] Departamento de Astronomia e Física, Universidade de Santa Maria, Halifax, Nova Escócia, Canadá.
[18] Departamento de Física, Universidade da Califórnia, One Shields Avenue, Davis, CA 95616, EUA.
[19] Departamento de Astronomia, Universidade da Flórida, Bryant Space Sciences Center, Gainesville, FL 32611 EUA.
[20] Departamento de Física e Astronomia, University College London, Gower Street, Londres WC1E 6BT, Reino Unido.
[21] Instituto Kavli de Astrofísica e Cosmologia de Partículas, Universidade de Stanford, Stanford, CA 94305, EUA.
[22] Departamento de Física e Astronomia, Universidade McMaster, Hamilton, ON L8S 4M1 Canadá.
[23] Departamento de Física e Astronomia, Universidade da Califórnia, Los Angeles, CA 90095-1547, EUA.
[24] Observatório Nacional de Radioastronomia, 520 Edgemont Road, Charlottesville, VA 22903, EUA.
[25] Grande Telescópio de Pesquisa Sinóptica, 950 North Cherry Avenue, Tucson, AZ 85719, EUA.
[26] Instituto Max-Planck para a radioastronomia, Auf dem Hugelgel 69 D-53121 Bona, Alemanha.
[27] Escola Internacional de Pesquisa Max Planck (IMPRS) para Astronomia e Astrofísica, Universidades de Bonn e Colônia.
[28] Companheiro do Hubble.
O Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), uma instalação internacional de astronomia, é uma parceria da Organização Europeia de Pesquisa Astronômica no Hemisfério Sul (ESO), da Fundação Nacional de Ciência dos EUA (NSF) e dos Institutos Nacionais de Ciências Naturais ( NINS) do Japão em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em nome de seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá (NRC) e pelo Ministério da Ciência e Tecnologia (MOST) em Taiwan e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) em Taiwan e no Instituto de Ciências Espaciais e Espaciais da Coréia (KASI).
A construção e as operações do ALMA são lideradas pelo ESO em nome de seus Estados Membros; pelo National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gerenciado pela Associated Universities, Inc. (AUI), em nome da América do Norte; e pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) em nome do Leste Asiático. O Observatório Conjunto do ALMA (JAO) fornece a liderança e o gerenciamento unificados da construção, comissionamento e operação do ALMA.
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science and the Public
(SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and
Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se
membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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