Os astrônomos usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para identificar 39 galáxias tênues que não foram observadas na visão mais profunda do Universo do telescópio espacial Hubble, a 10 bilhões de anos-luz de distância.
© NAOJ (ilustração de galáxias distantes observadas com o ALMA)
São dez vezes mais numerosas do que galáxias igualmente massivas, mas visualmente brilhantes, detectadas com o Hubble. Os pesquisadores assumem que estas galáxias fracas antecedem as galáxias elípticas massivas no Universo atual. No entanto, nenhuma teoria significativa para a evolução do Universo previu uma população tão abundante de galáxias massivas escuras e formadoras de estrelas. Os novos resultados do ALMA colocam em questão a nossa compreensão do Universo primitivo.
"Estudos anteriores descobriram galáxias com formação estelar extrema no Universo primitivo, mas a população é bastante limitada," disse Tao Wang, da Universidade de Tóquio, da Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica (CEA) e do National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) do Japão. "A formação estelar nas galáxias tênues que identificamos é menos intensa do que em galáxias extremamente ativas, mas estas são 100 vezes mais abundantes. É importante estudar um componente tão importante da história do Universo para compreender a formação das galáxias."
Wang e a sua equipe observaram três "janelas" ALMA do Universo profundo, abertas pelo telescópio espacial Hubble: os campos CANDELS. A equipe descobriu 63 objetos extremamente vermelhos nas imagens infravermelhas obtidas pelo telescópio espacial Spitzer da NASA: são demasiado vermelhas para serem detectadas com o Hubble. No entanto, a resolução espacial limitada do Spitzer impediu que os astrônomos identificassem a sua natureza.
O ALMA detectou emissão de ondas submilimétricas de 39 dos 63 objetos extremamente vermelhos. Graças à sua alta resolução e sensibilidade, o ALMA confirmou que são galáxias massivas com formação estelar e que estão produzindo estrelas 100 vezes de modo mais eficiente do que a Via Láctea. Estas galáxias são representativas da maioria das galáxias massivas do Universo de há 10 bilhões de anos, a maioria das quais até agora não tinham sido discernidas por estudos anteriores.
Ao manter este ritmo de formação estelar, as galáxias detectadas pelo ALMA provavelmente se transformariam na primeira população de galáxias elípticas massivas formadas no início do Universo, mas são inesperadamente abundantes. Os cientistas estimaram a sua densidade numérica como equivalente a 530 objetos por cada grau quadrado do céu. Esta densidade numérica excede em muito as previsões dos modelos teóricos atuais e das simulações de computador. Além disso, de acordo com o modelo amplamente aceito do Universo com um tipo particular de matéria escura, é um desafio construir um grande número de objetos massivos numa fase tão inicial do Universo. Como um todo, os resultados atuais do ALMA desafiam a nossa atual compreensão da evolução do Universo.
As galáxias elípticas massivas estão localizadas no coração de aglomerados de galáxias. Elas formaram a maioria das suas estrelas no início do Universo. No entanto, pesquisas anteriores pelas progenitoras destas galáxias massivas não tiveram sucesso porque foram baseadas apenas em galáxias que são facilmente detectáveis com o Hubble. A descoberta deste grande número de galáxias tênues e massivas, invisíveis ao Hubble, fornece evidências diretas da montagem precoce de galáxias massivas durante os primeiros bilhões de anos do Universo. Observações de acompanhamento mais detalhadas, com o ALMA e com o futuro telescópio espacial James Webb da NASA, serão essenciais para fornecer informações adicionais sobre a natureza destas galáxias. Os novos estudos poderão construir um quadro completo da formação galáctica no Universo inicial.
Os resultados foram publicados na última edição da revista Nature.
Fonte: University of Tokyo
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