13 galáxias distantes encontradas em uma amostra do céu. Crédito de imagem: ESO. Clique para ampliar.
É um dos principais objetivos da cosmologia observacional rastrear o modo como as galáxias se formaram e evoluíram e compará-lo às previsões de modelos teóricos. Portanto, é essencial saber com a maior precisão possível quantas galáxias estavam presentes no Universo em diferentes épocas.
É mais fácil dizer do que fazer. De fato, se contar galáxias a partir de imagens astronômicas profundas é relativamente simples, medir sua distância - portanto, a época da história do universo em que a vemos [1] - é muito mais difícil. Isso requer pegar um espectro da galáxia e medir seu desvio para o vermelho [2].
No entanto, para as galáxias mais fracas - que provavelmente são as mais distantes e, portanto, as mais antigas -, isso exige muito tempo de observação no maior dos telescópios. Até agora, os astrônomos tinham que primeiro selecionar cuidadosamente as galáxias candidatas a alto desvio para o vermelho, a fim de minimizar o tempo gasto na medição da distância. Mas parece que os astrônomos foram muito cuidadosos ao fazê-lo e, portanto, tinham uma imagem errada da população de galáxias.
Seria melhor "simplesmente" observar em um dado pedaço do céu todas as galáxias mais brilhantes que um determinado limite. Mas olhar para um objeto de cada vez tornaria esse estudo impossível.
Para enfrentar o desafio, uma equipe de astrônomos franceses e italianos [3] usou o maior telescópio possível com um instrumento altamente especializado e muito sensível, capaz de observar simultaneamente um grande número de objetos (fracos) no universo remoto.
Os astrônomos fizeram uso do VIsible Multi-Object Spectrograph (VIMOS) em Melipal, um dos telescópios de 8,2 m do Very Large Telescope Array do ESO. O VIMOS pode observar os espectros de cerca de 1.000 galáxias em uma exposição, a partir da qual redshifts, portanto distâncias, podem ser medidos. A possibilidade de observar duas galáxias ao mesmo tempo seria equivalente a usar dois telescópios VLT simultaneamente. Assim, o VIMOS multiplica efetivamente a eficiência do VLT centenas de vezes.
Isso possibilita concluir, em poucas horas, observações que levariam meses apenas alguns anos atrás. Com recursos até dez vezes mais produtivos que os instrumentos concorrentes, o VIMOS oferece pela primeira vez a possibilidade de realizar um censo imparcial do universo distante.
Usando a alta eficiência do instrumento VIMOS, a equipe de astrônomos embarcou no VIMOS VLT Deep Survey (VVDS), cujo objetivo é medir em algum trecho selecionado do céu o desvio para o vermelho de todas as galáxias mais brilhantes que a magnitude 24 no vermelho. , galáxias que são até 16 milhões mais fracas do que o que o olho nu pode ver.
Em uma amostra total de cerca de 8.000 galáxias selecionadas apenas com base no brilho observado em luz vermelha, quase 1.000 galáxias brilhantes e vigorosamente formadas por estrelas foram descobertas em uma época de 1.500 a 4.500 milhões de anos após o Big Bang (desvio para o vermelho entre 1,4 e 5) .
"Para nossa surpresa", diz Olivier Le F? Vre, do Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (França) e co-líder do projeto VVDS, "isso é duas a seis vezes maior do que o encontrado em trabalhos anteriores. Essas galáxias foram perdidas porque pesquisas anteriores selecionaram objetos de uma maneira muito mais restritiva do que nós. E eles fizeram isso para acomodar a eficiência muito mais baixa da geração anterior de instrumentos. ”
Embora observações e modelos tenham indicado consistentemente que o Universo ainda não havia formado muitas estrelas nos primeiros bilhões de anos do tempo cósmico, a descoberta feita pelos cientistas exige uma mudança significativa nesse quadro.
Combinando os espectros de todas as galáxias em um determinado intervalo de desvio para o vermelho (isto é, pertencendo à mesma época), os astrônomos poderiam estimar a quantidade de estrela formada nessas galáxias. Eles descobrem que as galáxias no jovem Universo se transformam em estrelas entre 10 e 100 vezes a massa do nosso Sol em um ano.
“Essa descoberta implica que as galáxias formaram muito mais estrelas no início da vida do Universo do que se pensava”, explica Gianpaolo Vettolani, o outro co-líder do projeto VVDS, trabalhando no INAF-IRA em Bolonha (Itália). "Essas observações exigirão uma profunda reavaliação de nossas teorias sobre a formação e evolução de galáxias em um universo em mudança".
Resta agora aos astrônomos explicar como é possível criar uma população tão grande de galáxias, produzindo mais estrelas do que se supunha anteriormente, numa época em que o Universo tinha cerca de 10 a 20% da sua idade atual.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
