Uma equipe de pesquisadores da Caltech que passou anos em busca dos primeiros objetos no universo agora relata a detecção de que pode ser a galáxia mais distante já encontrado. Em um artigo publicado 28 de agosto de 2015 na revista Astrophysical Journal Letters, Adi Zitrin, a NASA Hubble de Pós-Doutorado Acadêmico em Astronomia, e Richard Ellis --quem recentemente se aposentou após 15 anos na faculdade Caltech e é agora um professor de astrofísica da University College, Londres - descrevem evidências de uma galáxia chamada EGS8p7 que é mais do que 13,2 bilhões de anos de idade. O próprio universo é cerca de 13,8 bilhões de anos.
No início deste ano, EGS8p7 tinha sido identificado como um candidato para uma investigação mais aprofundada com base em dados coletados pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA eo Telescópio Espacial Spitzer. Usando o espectrômetro multi-objeto para a exploração de infravermelhos (MOSFIRE) no Observatório WM Keck, no Havaí, os pesquisadores realizaram uma análise espectrográfica da galáxia para determinar o seu desvio para o vermelho. Redshift resultados do efeito Doppler, o mesmo fenômeno que faz com que a sirene de um caminhão de bombeiros a cair em campo quando o caminhão passa. Com objetos celestes, no entanto, é a luz que está a ser "esticada" em vez de som; em vez de uma queda no tom audível, há uma mudança da cor real comprimentos de onda mais avermelhados para.
"Se você olhar para as galáxias no início do universo, há uma grande quantidade de hidrogênio neutro que não é transparente para essa emissão", diz Zitrin. "Espera-se que a maior parte da radiação a partir deste Galaxy seria absorvida pelo hidrogénio no espaço intermédio. No entanto, ainda vemos Lyman-alfa desta Galaxy."
Redshift é tradicionalmente usado para medir a distância de galáxias, mas é difícil determinar quando se olha para os mais distantes do universo - e, portanto, mais adiantados - objetos. Imediatamente após o Big Bang, o universo era uma sopa de partículas carregadas - electrões e protões - e luz (fótons). Porque esses fótons foram espalhados por elétrons livres, o início do universo não poderia transmitir luz. Por 380.000 anos depois do Big Bang, o universo tinha esfriado o suficiente para que os elétrons e prótons livres para combinar em átomos de hidrogênio neutro que enchiam o universo, permitindo que a luz viaja através do cosmos. Então, quando o universo era apenas um meio bilhão a um bilhão de anos de idade, as primeiras galáxias ligado e reionizado o gás neutro.O universo continua a ser ionizado hoje.
Antes certa radiação para reionização, no entanto, as nuvens de átomos de hidrogénio neutros teria absorvida emitida pelos jovens, recém-formadas galáxias - incluindo o chamado Lyman-alpha, a assinatura espectral de hidrogénio gasoso quente que foi aquecido por emissão de ultravioletas novas estrelas, e um indicador comumente usado de formação de estrelas.
Por causa desta absorção, não deve, em teoria, ter sido possível observar uma Lyman-alpha de EGS8p7.
Uma representação gráfica abaixo da extrema distância da galáxia EGS8p7. Para a extrema-direita é o telescópio WM Keck utilizado para a observação, para a extrema esquerda é o Big Bang, e no centro é a galáxia. A tabela acima indica a progressão de descobertas cada vez mais distantes e no ano correspondente, e no fundo é uma escala de tempo equivalente à distância.Finalmente, a inserção de topo gráficos à esquerda as observações feitas em duas noites com o espectrómetro MOSFIRE que resultou na detecção. (Adi Zitrin / Caltech).
"Se você olhar para as galáxias no início do universo, há uma grande quantidade de hidrogênio neutro que não é transparente para essa emissão", diz Zitrin. "Espera-se que a maior parte da radiação a partir deste Galaxy seria absorvida pelo hidrogénio no espaço intermédio. No entanto, ainda vemos Lyman-alfa desta Galaxy."
Eles detectaram-lo usando o espectrômetro MOSFIRE, que capta as assinaturas químicas de tudo, de estrelas para as galáxias distantes em comprimentos de onda do infravermelho próximo (0.97-2.45 mícrons, ou milionésimos de metro).
"O aspecto surpreendente sobre a presente descoberta é que temos detectado este Lyman-alpha em uma galáxia aparentemente fraco em um redshift de 8,68, o que corresponde a um momento em que o universo deve estar cheio de absorção de nuvens de hidrogênio", diz Ellis. Antes da sua descoberta, o mais distante galáxia detectada teve um redshift de 7.73.
Uma possível razão o objeto pode ser visível apesar das nuvens de absorção de hidrogênio, dizem os pesquisadores, é que a reionização hidrogênio não ocorreu de maneira uniforme. "Evidências de várias observações indicam que o processo de reionização provavelmente é irregular", diz Zitrin. "Alguns objetos são tão brilhantes que formam uma bolha de hidrogênio ionizado. Mas o processo não é coerente em todas as direções."
"A galáxia temos observado, EGS8p7, que é extraordinariamente luminosa, pode ser alimentado por uma população de estrelas excepcionalmente quentes, e pode ter propriedades especiais que lhe permitiram criar uma grande bolha de hidrogênio ionizado muito mais cedo do que é possível para mais típico galáxias nestes momentos ", diz Sirio Belli, um estudante de graduação do Caltech, que trabalhou no projeto.
"Estamos atualmente cálculo mais atentamente as chances exatas de encontrar esta galáxia e ver esta emissão a partir dele, e entender se precisamos rever o cronograma da reionização, que é uma das principais questões-chave para responder em nossa compreensão do evolução do universo ", diz Zitrin.
O Galaxy diário via Caltech
Crédito da imagem: I. Labbé (Universidade de Leiden), NASA / ESA / JPL-Caltech
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