Os astrônomos encontraram a galáxia mais antiga e distante

De acordo com os modelos cosmológicos mais amplamente aceitos, o universo começou com o Big Bang há cerca de 13,8 bilhões de anos.

Apesar disso, os astrônomos ainda não têm certeza de como era o universo primitivo, pois esse período coincidiu com a "Idade das Trevas" cósmica. Portanto, eles continuam a expandir as capacidades de seus instrumentos para ver quando as primeiras galáxias se formaram.

Graças a um novo estudo feito por uma equipe internacional de astrônomos, a galáxia mais antiga e distante observada em nosso universo até o momento (GN-z11) foi identificada.

O grupo, cuja pesquisa foi publicada recentemente na revista Nature Astronomy, era liderado por Linghua Jiang do Instituto de Astronomia e Astrofísica Kavli e o professor Nobunari Kasikawa da Universidade de Tóquio.

Eles se juntaram a pesquisadores dos observatórios do Carnegie Institute of Science, do Steward Observatory, do Geneva Observatory, da Peking University e da University of Tokyo.

Simplificando, a idade das trevas cósmicas começou cerca de 370.000 anos após o Big Bang e continuou por mais 1 bilhão de anos.

Naquela época, as únicas fontes de luz eram fótons liberados anteriormente - que ainda podem ser detectados hoje como radiação cósmica de fundo (CMB) - ou liberados por átomos neutros de hidrogênio. A luz desses fótons é tão deslocada pela expansão do universo que eles são invisíveis para nós hoje.

Este efeito é conhecido como "redshift", quando o comprimento de onda da luz aumenta (ou "muda" em direção à extremidade vermelha do espectro) à medida que viaja através do espaço em constante expansão em seu caminho até nós.

Para objetos que se aproximam de nossa galáxia, o efeito é invertido: o comprimento de onda é encurtado e deslocado em direção à extremidade azul do espectro (também conhecido como "deslocamento para o azul").

Por quase um século, os astrônomos usaram esses efeitos para determinar a distância até as galáxias e a taxa de expansão do universo. Nesse caso, a equipe de pesquisa usou o telescópio Keck I em Maunakey, Havaí, para medir o desvio para o vermelho do GN-z11 e determinar a distância até ele.

Seus resultados mostraram que é a galáxia mais distante (e mais antiga) já observada. Como Kasikawa explicou em um comunicado à imprensa da Universidade de Tóquio:

“De acordo com pesquisas anteriores, a galáxia GN-z11 parece ser a galáxia mais distante detectável de nós, com 13,4 bilhões de anos-luz, ou 134 nonilhões de quilômetros (que são 134 seguidos por 30 zeros). Mas medir e verificar essa distância não é fácil. ”

Especificamente, a equipe examinou as linhas de emissão de carbono emanando do GN-z11, que estavam na faixa ultravioleta quando deixaram a galáxia e foram deslocadas 10 vezes - na faixa do infravermelho (0,2 micrômetros) - no momento em que chegaram à Terra.

Este nível de deslocamento para o vermelho indica que esta galáxia existiu cerca de 13,4 bilhões de anos atrás, ou seja, apenas 400 milhões de anos após o Big Bang.

GN-z11 está tão longe que define a própria fronteira do universo observável! Embora esta galáxia tenha sido observada no passado (pelo Hubble), medições precisas exigiam a resolução e as capacidades espectroscópicas do Observatório Keck.

Isso foi feito como parte da pesquisa Espectrógrafo Multi-Objeto para Exploração de Infravermelho (MOSFIRE), durante a qual as linhas de emissão GN-z11 foram capturadas em detalhes.

Isso permitiu que a equipe produzisse estimativas de distâncias para esta galáxia que eram 100 vezes melhores do que quaisquer medições anteriores.

“O Telescópio Espacial Hubble detectou uma assinatura no espectro GN-z11 várias vezes. No entanto, mesmo o Hubble não pode resolver as linhas de radiação ultravioleta na extensão que precisamos. Então, optamos por um espectrógrafo mais moderno baseado em terra, um instrumento de medição de linha de emissão chamado MOSFIRE, que está instalado no telescópio Keck I no Havaí. "

Se as observações subsequentes puderem confirmar os resultados deste estudo, os astrônomos podem dizer com segurança que GN-z11 é a galáxia mais distante já observada. Ao estudar esses objetos, os astrônomos esperam lançar luz sobre um período da história cósmica quando o universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos.

Este período coincide com o momento em que o Universo começou a emergir da "Idade das Trevas", as primeiras estrelas e galáxias se formaram e encheram o Universo inicial de luz visível.

Ao estudá-los, os astrônomos esperam aprender mais sobre como as estruturas em grande escala do universo evoluíram posteriormente. Telescópios de última geração, como o James Webb Space Telescope (JWST), que está programado para ser lançado em 31 de outubro de 2021, ajudarão.

As observações que tornaram o estudo possível foram feitas como parte de um programa de troca de tempo entre o Observatório Keck e o Telescópio Subaru em Maunakey, Havaí.

O artigo foi publicado pela Universe Today.