Novos resultados do telescópio espacial Hubble sugerem que a formação das primeiras estrelas e galáxias no início do Universo ocorreu mais cedo do que se pensava anteriormente.
© Hubble (aglomerado de galáxias MACSJ0416)
Não foram encontradas evidências da primeira geração de estrelas, conhecida como População III, até um momento no passado em que o Universo tinha apenas 500 milhões de anos.
A exploração das primeiras galáxias continua a ser um desafio significativo na astronomia moderna. Não sabemos quando ou como as primeiras estrelas e galáxias do Universo se formaram. Estas perguntas podem ser abordadas com o telescópio espacial Hubble através de observações profundas, que permite perscrutar o Universo até 500 milhões de anos após o Big Bang.
Uma equipe de pesquisadores europeus, liderada por Rachana Bhatawdekar da ESA, decidiu estudar a primeira geração de estrelas no início do Universo. Conhecidas como estrelas de População III (cujo nome surgiu porque os astrônomos já tinham classificado estrelas da Via Láctea como População I, estrelas como o Sol, ricas em elementos mais pesados, e População II, estrelas mais velhas com um conteúdo baixo de elementos pesados, encontradas no bojo e no halo da Via Láctea e em aglomerados globulares), estas estrelas foram forjadas a partir do material primordial que emergiu do Big Bang. As estrelas de População III devem ter sido formadas exclusivamente com hidrogênio, hélio e lítio, os únicos elementos que existiam antes dos processos nos núcleos destas estrelas produzirem elementos mais pesados, como oxigênio, nitrogênio, carbono e ferro.
Os astrônomos analisaram o Universo primitivo cerca de 500 milhões a um bilhão de anos após o Big Bang estudando o aglomerado de galáxias MACSJ0416 e o seu campo paralelo com o telescópio espacial Hubble, com dados de suporte do telescópio espacial Spitzer da NASA e do Very large Telescope (VLT) do ESO.
Isto foi alcançado usando o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) e o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do telescópio espacial Hubble, como parte do programa Frontier Fields do Hubble. Este programa (que observou seis distantes aglomerados de galáxias de 2012 a 2017) produziu as observações mais profundas alguma vez feitas de aglomerados de galáxias e das galáxias localizadas atrás deles que foram ampliadas pelo efeito das lentes gravitacionais, revelando galáxias 10 a 100 vezes mais tênues do que as observadas anteriormente. As massas dos aglomerados de galáxias em primeiro plano são grandes o suficiente para curvar e ampliar a luz dos objetos mais distantes atrás deles. Isto permite que o telescópio espacial Hubble use estas lupas cósmicas para estudar objetos que estão localizados além das suas capacidades operacionais nominais.
Os astrônomos desenvolveram uma nova técnica que remove a luz das galáxias brilhantes em primeiro plano que constituem estas lentes gravitacionais. Isto permitiu-lhes descobrir galáxias com massas mais baixas do que as observadas anteriormente com o Hubble, a uma distância correspondente a quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos. Neste instante cósmico, a falta de evidências para populações estelares exóticas e a identificação de muitas galáxias de baixa massa suporta a sugestão de que estas galáxias são os candidatos mais prováveis à reionização do Universo. Este período de reionização no início do Universo é quando o meio intergaláctico neutro foi ionizado pelas primeiras estrelas e galáxias.
"Estes resultados têm profundas consequências astrofísicas, pois mostram que as galáxias devem ter-se formado muito antes do que pensávamos," disse Bhatawdekar. "Isto também apoia fortemente a ideia de que galáxias de baixa massa/tênues no início do Universo são responsáveis pela ionização."
Estes resultados serão publicados no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fonte: Space Telescope Science Institute
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