Uma imagem do sinal empilhado de 21 cm detectado com o GMRT atualizado, surgindo do gás hidrogênio atômico em galáxias a 22 bilhões de anos-luz de distância. Crédito: Chowdhury et al.
Uma equipe de astrônomos do National Center for Radio Astrophysics (NCRA-TIFR) em Pune, e do Raman Research Institute (RRI), em Bengaluru, usou o gigantesco telescópio metrewave de rádio (GMRT) para medir o conteúdo de hidrogênio atômico das galáxias vistos como eram há 8 bilhões de anos, quando o universo era jovem. Esta é a primeira época no universo para a qual existe uma medição do conteúdo de gás atômico das galáxias. Esta pesquisa foi publicada na edição de 14 de outubro de 2020 da revista Nature.
As galáxias no universo são compostas principalmente de gás e estrelas, com o gás sendo convertido em estrelas durante a vida de uma galáxia. Compreender as galáxias, portanto, exige que determinemos como as quantidades de gás e estrelas mudam com o tempo. Os astrônomos sabem há muito tempo que as galáxias formavam estrelas em uma taxa mais alta quando o universo era jovem do que hoje. A atividade de formação de estrelas em galáxias atingiu o pico cerca de 8 a 10 bilhões de anos atrás e tem diminuído continuamente até hoje. A causa desse declínio é desconhecida, principalmente porque não tivemos nenhuma informação sobre a quantidade de gás hidrogênio atômico, o principal combustível para a formação de estrelas, nas galáxias nesses primeiros tempos.
"Medimos, pela primeira vez, o conteúdo de gás hidrogênio atômico de galáxias que formam estrelas há cerca de 8 bilhões de anos, usando o GMRT atualizado. Dada a intensa formação de estrelas nessas galáxias primitivas, seu gás atômico seria consumido pela formação de estrelas em apenas um ou dois bilhões de anos. E, se as galáxias não pudessem adquirir mais gás, sua atividade de formação de estrelas diminuiria e finalmente cessaria ", disse Aditya Chowdhury, um Ph.D. aluno do NCRA-TIFR e autor principal do estudo. "O declínio observado na atividade de formação de estrelas pode, portanto, ser explicado pelo esgotamento do hidrogênio atômico".
Uma antena GMRT à noite. Crédito: Rakesh Rao
A medição da massa atômica de hidrogênio de galáxias distantes foi feita usando o GMRT atualizado para pesquisar uma linha espectral no hidrogênio atômico. Ao contrário das estrelas que emitem luz fortemente em comprimentos de onda ópticos, o sinal de hidrogênio atômico encontra-se nos comprimentos de onda de rádio, em um comprimento de onda de 21 cm, e só pode ser detectado com radiotelescópios. Infelizmente, este sinal de 21 cm é muito fraco e difícil de detectar em galáxias individuais distantes, mesmo com telescópios poderosos como o GMRT atualizado. Para superar essa limitação, a equipe usou uma técnica chamada "empilhamento" para combinar os sinais de 21 cm de quase 8.000 galáxias que haviam sido identificadas anteriormente com telescópios ópticos. Este método mede o conteúdo médio de gás dessas galáxias. KS Dwarakanath da RRI, um co-autor do estudo, mencionou "Usamos o GMRT em 2016, antes de sua atualização, para realizar um estudo semelhante. No entanto, a largura de banda estreita antes da atualização do GMRT significava que poderíamos cobrir apenas cerca de 850 galáxias em nossa análise e, portanto, não eram sensíveis o suficiente para detectar o sinal. " "O grande salto em nossa sensibilidade se deve à atualização do GMRT em 2017", disse Jayaram Chengalur, do NCRA-TIFR, co-autor do artigo. "Os novos receptores de banda larga e eletrônicos nos permitiram usar 10 vezes mais galáxias na análise de empilhamento, dando sensibilidade suficiente para detectar o sinal médio fraco de 21 cm".
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Mais informações: Aditya Chowdhury et al, H i Emissão de 21 centímetros de um conjunto de galáxias com um redshift médio de um, Nature (2020). DOI: 10.1038 / s41586-020-2794-7
https://phys.org/news/2020-10-gmrt-mass-hydrogen-distant-galaxies.html
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de
Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
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´sRadiant 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.
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