Por que as pesquisas de galáxias longínquas deixam de detectar 90% de seus alvos?

Esta é a imagem composta do campo GOODS-do-Sul, alvo da pesquisa do ESO, para entender porque 90% das galáxias distantes escapam da detecção nas pesquisas. Note, na foto, a presença das galáxias avermelhadas.
Os astrônomos têm notado há algum tempo que em muitas pesquisas sobre objetos do Universo longínquo uma grande fração da radiação intrínseca total não tem sido capturada. Agora, graças a um rastreamento profundo executado com dois dos quatro telescópios gigantes (8,2 metros cada) do sistema Very Large Telescope do ESO (VLT), usando um filtro de alta qualidade, os astrônomos determinaram as razões porque uma enorme fração das galáxias, cuja luz demorou 10 bilhões de anos para chegar até nós, não foi descoberta. Esta nova pesquisa ajudou a encontrar algumas das galáxias menos luminosas já vistas nos confins do Universo. Os astrônomos freqüentemente utilizam a impressão digital forte característica da radiação emitida pelo hidrogênio, conhecida como linha espectral de Lyman-α (Lyman-alfa ou Ly α), para investigar o número de estrelas formadas no Universo longínquo. No entanto, suspeita-se desde há muito tempo que inúmeras galáxias tem permanecido fora destes rastreamentos. Um novo rastreamento obtido com o VLT demonstra, pela primeira vez, que é exatamente isso que se passa. A maior parte da emissão de Lyman-α fica retida dentro da galáxia que a emite e por isso 90% das galáxias não aparecem nos rastreamentos baseados nesta radiação.  “Os astrônomos sempre souberam que estavam a perder certa fração de galáxias nos rastreamentos de Lyman-α,” explicou Matthew Hayes, autor principal do artigo publicado na revista Nature, “mas agora e pela primeira vez conseguimos quantificar esta fração. O número de galáxias perdido tem sido substancial.”  Para determinarem que fração da radiação total se esteja evadindo a detecção, Hayes e a sua equipe utilizaram a câmara FORS montada no VLT e um filtro de banda estreita para medir a radiação de Lyman-α, seguindo o procedimento standard dos rastreamentos de Lyman-α. Seguidamente, usando a nova câmara HAWK-I montada noutro dos telescópios que compõem o VLT, fizeram, na mesma zona do espaço, o mapeamento da linha espectral de Hα (ou H-alfa), radiação emitida de um comprimento de onda diferente, também por hidrogênio brilhante. Procuraram especificamente galáxias cuja luz tivesse viajado durante 10 bilhões de anos (deslocamento para o vermelho de z=~2,2, em uma zona do céu bem conhecida, o campo GOODS-South.

Rastreamos uma região bem conhecida do céu

“Observamos uma zona do céu profundamente, verificando a radiação emitida pelo hidrogênio nestes dois comprimentos de onda específicos, o que provou ser crucial,” disse Göran Östlin . A varrida foi extremamente profunda e por isso mesmo descobriu algumas das galáxias menos luminosas conhecidas nesta fase inicial da vida do Universo. Os astrônomos puderem assim concluir que os rastreamentos tradicionais baseados na linha espectral de Lyman-α vêem apenas uma pequena parte da radiação que é emitida, já que a maioria dos fótons Lyman-α é destruída por interação com as nuvens interestelares de gás e poeira. Este efeito é dramaticamente mais significativo no caso da radiação Lyman-α do que no caso da radiação Hα. Como resultado, muitas galáxias, numa proporção tão alta como 90%, não foram detectadas nestes rastreamentos, ou seja, se observamos dez galáxias, poderiam lá haver cem”, declarou Hayes.  Diferentes métodos observacionais, tendo como alvo a radiação emitida em diferentes comprimentos de onda, levarão em geral a uma visão parcial do Universo. Os resultados deste rastreamento alertam isso de uma maneira clara aos cosmologistas, uma vez que a assinatura de Lyman-α é cada vez mais levada em conta quando se trata de examinar as primeiras galáxias que se formaram nos primórdios do Universo. “Agora que sabemos quanta radiação estamos deixando de fora, poderemos começar a criar representações do Cosmos muito mais confiáveis, entendendo melhor a velocidade da formação estelar em diferentes épocas da história do Universo,” disse o co-autor Miguel Mas-Hesse.

A câmera HAWK-I

Esta pesquisa tornou-se viável graças à câmera utilizada, a HAWK-I, que iniciou sua operação em 2007. O dispositivo HAWK-I é um instrumento de última geração. “Existem apenas algumas câmaras com um campo de visão maior do que o da HAWK-I, mas encontram-se montadas em telescópios com menos de metade da potência do VLT. Por isso, apenas a VLT/HAWK-I é capaz de encontrar de forma eficaz galáxias tão pouco luminosas a estas distâncias”, afirmou Daniel Schaerer.

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