Astrônomos utilizaram o telescópio espacial Hubble captaram as galáxias mais fracas no Universo distante.
© STScI/Hubble (aglomerado de galáxia MACS 0416)
Na imagem, a cor ciano marca a distribuição de massa no aglomerado, principalmente na forma de matéria escura; a cor magenta destaca o grau em que as galáxias de fundo são ampliadas, o que está relacionado com a distribuição de massa.
O resultado fornece novas informações sobre uma época mal compreendida na história primitiva de nosso cosmos.
De acordo com Rachael Livermore (Universidade do Texas, Austin), estas galáxias emitem menos de um centésimo da luminosidade da Via Láctea. A galáxia mais sombria é 2.000 vezes mais fraca do que nossa galáxia. "Elas são as precursoras de sistemas anões como a vizinha galáxia Fornax," diz Livermore.
Livermore e seus colegas encontraram 167 galáxias fracas entre redshifts de 5,3 e 8,8, ou seja, sua luz viajou entre 12,6 e 13,1 bilhões de anos para a Terra. Normalmente, mesmo o Hubble nunca seria capaz de detectá-las; o Hubble pode detectar objetos até a 31ª magnitude, mas a combinação da fraqueza intrínseca destes objetos além de sua incrível distância os coloca fora do alcance do Hubble. Eles foram detectados apenas porque a lente gravitacional aumentou seu brilho.
Ao longo dos últimos anos, o Hubble analisou longamente seis enormes aglomerados de galáxias no chamado programa Frontier Fields. Os astrônomos estão à procura de galáxias fracas nos fundos destes aglomerados, utilizando a gravidade do aglomerado no primeiro plano que magnifica as imagens de galáxias remotas. Quanto mais forte a ampliação, mais fraca as galáxias que o Hubble pode detectar.
Há um problema, porém: A ampliação produzida pela lente gravitacional é mais forte nas regiões centrais do aglomerado no primeiro plano. Mas isso também é por causa das galáxias do aglomerado que são mais brilhantes e unidas. Todas as galáxias ampliadas do fundo são inundadas por esta luz do primeiro plano.
Juntamente com seu colega Steven Finkelstein (também na Universidade do Texas, Austin) e Jennifer Lotz (Space Telescope Science Institute), Livermore conseguiu filtrar a luz de galáxias em primeiro plano em dois aglomerados do Frontier Fields: Abell 2744, Na constelação Sculptor, também conhecido como Aglomerado Pandora, e MACS 0416.1-2403 em Eridanus.
"Usamos uma técnica conhecida como decomposição de ondas," explica Livermore. "Você basicamente analisa uma imagem em muitas escalas físicas possíveis para isolar as maiores estruturas. É um pouco comparável à forma como a compressão de imagens funciona, ou à técnica por trás de fones de ouvido com cancelamento de ruído. "A decomposição de ondas tem sido usada em astronomia antes, mas não para este propósito específico," acrescenta ela.
Algumas das galáxias fracas de fundo que esta análise revelou são ampliadas por um fator de 50 ou 60. "Elas são até cem vezes menos luminosas do que as mais fracas galáxias observadas noHubble Ultra Deep Field," diz Livermore.
O Hubble está finalmente vendo as galáxias mais comuns deste período de tempo. Graças à combinação de lente gravitacional, a sensibilidade sem precedentes do Hubble e a técnica de decomposição de ondas, os astrônomos agora têm uma melhor imagem da quantidade de luz que estas galáxias emitem como população.
Em particular, há agora forte evidência de que estas pequenas e fracas galáxias agiram como uma importante fonte de luz no Universo jovem, mesmo que as galáxias menos massivas emitiam menos luz, elas compensaram pelos seus números.
É uma boa notícia para os cosmólogos que tentam entender a assim chamada Época da Reionização: Algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, átomos de hidrogênio neutro no espaço intergaláctico se ionizaram, perdendo seu único elétron devido à radiação ultravioleta energética. É chamado de reionização porque o hidrogênio também estava em estado ionizado logo após o Big Bang, antes que o Universo esfriasse e escurecesse.
No passado, os cientistas não foram capazes de concordar sobre a principal fonte de radiação energética. A luz poderia ter vindo da primeira geração de estrelas em uma enorme população de pequenas galáxias apenas formadas, ou quasares raros, mas muito luminosos, alimentados por buracos negros supermassivos, poderiam ter fornecido a radiação. O primeiro cenário agora parece ser o mais promissor; pois, há um grande número de galáxias fracas necessárias para reionizar o Universo.
Um artigo sobre a observação foi publicado no periódico Astrophysical Journal.
Fonte: Sky & Telescope
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