Distância até a galáxia mais distante conhecida

Os astrônomos mediram com mais precisão a distância até a galáxia mais antiga e distante já descoberta. A luz que eles veem deixou uma galáxia conhecida como GN-z11 cerca de 13,4 bilhões de anos atrás, quando o universo era uma “pequena criança cósmica”, e a galáxia marca o limite do universo observável.

Olhar para o espaço é olhar para trás no tempo. A velocidade da luz é constante, ou seja, quando olhamos para um objeto localizado, por exemplo, a 100 anos-luz de nós, vemos como era há 100 anos.

Assim, se estudarmos objetos a bilhões de anos-luz de nós, podemos ter uma ideia de como era o universo nos primeiros anos de sua existência.

Agora, uma equipe internacional de astrônomos levou isso à sua conclusão lógica, medindo a distância até a galáxia mais distante conhecida com mais precisão do que nunca.

Por um lado, GN-z11 está a 13,4 bilhões de anos-luz de distância, então vemos o que aconteceu apenas 420 milhões de anos após o Big Bang. Naquela época, a idade do universo era de apenas três por cento da idade atual, tornando esta galáxia a mais antiga já observada.

Mas essa distância não conta toda a história. Sua distância real é na verdade mais próxima de 32 bilhões de anos-luz, o que causa um paradoxo óbvio. Como podemos ver a luz a 32 bilhões de anos-luz de distância quando o universo tem apenas 13,8 bilhões de anos? A luz viajando a uma velocidade constante não deveria ter tempo suficiente para viajar tanto.

A explicação é que o universo está se expandindo em um ritmo acelerado. Isso expande os comprimentos de onda da luz de galáxias distantes de modo que elas mudem para a extremidade vermelha do espectro de luz, um fenômeno conhecido como redshift (a velocidade de recessão ou velocidade radial da galáxia GN-z11 é de aproximadamente 295.000 km / s - mais de 0,98 na velocidade da luz).

O redshift atua como um multiplicador para a distância e é referido como z nas equações. Para este novo estudo, os astrônomos mediram o desvio para o vermelho do GN-z11 com mais precisão do que em trabalhos anteriores, estudando a luz ultravioleta da galáxia e refinando o quão alongadas são certas assinaturas químicas chamadas linhas de emissão.

“Olhamos especificamente para a luz ultravioleta porque esta é a região do espectro eletromagnético onde esperávamos encontrar assinaturas químicas de redshift”, disse Nobunari Kashikawa, autor do estudo.

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

Usando este instrumento, os astrônomos foram capazes de medir o desvio para o vermelho da galáxia 100 vezes mais precisamente do que as medições anteriores e determinaram seu valor z como 10,957, contra 11,09 em estudos anteriores. Isso confirma a evidência de que GN-z11 é a galáxia mais distante e mais antiga já observada, e está bem na borda do universo observável.

Futuros telescópios serão capazes de encontrar os ancestrais dessas galáxias com redshift mais alto e explorar a era espacial no início da reionização.

O estudo foi publicado na revista Nature Astronomy.