Usando o poder de amplificação de uma lente gravitacional cósmica, os astrónomos descobriram uma galáxia distante, cujo estrelas nasceram inesperadamente no início da história cósmica. Este resultado lança nova luz sobre a formação das primeiras galáxias, bem como sobre a evolução inicial do Universo.
Johan Richard, o principal autor de um novo estudo diz: " Nós descobrimos uma galáxia distante, que começou estrelas formando apenas 200 milhões de anos após o Big Bang. Este desafia as teorias de como as galáxias se formaram logo e evoluiu nos primeiros anos do Universo. Que poderia até mesmo ajudar a resolver o mistério de como o nevoeiro de hidrogénio que preenchia o Universo primordial foi inocentado. "
Equipe de Richard viu a galáxia em observações recentes do telescópio espacial da NASA / ESA Hubble, verificou-lo com as observações do Telescópio Espacial Spitzer da NASA e mediu a distância usando WM Keck Observatory, no Havaí.
A galáxia distante é visível através de um aglomerado de galáxias chamado Abell 383, cujo poderoso gravidade dobra os raios de luz quase como uma lupa. O alinhamento chance de a galáxia, o aglomerado ea Terra amplifica a luz que nos chega a partir desta galáxia distante, permitindo que os astrônomos a fazer observações detalhadas. Sem esta lente gravitacional, a galáxia teria sido muito fraco para ser observado, mesmo com maiores telescópios de hoje.
Depois de encontrar a galáxia em imagens do Hubble e Spitzer, a equipe realizou observações espectroscópicas com o telescópio Keck II, no Havaí. Espectroscopia é a técnica de dividir a luz em suas cores componentes. Ao analisar estes espectros, a equipe foi capaz de fazer medições detalhadas de seu desvio para o vermelho e inferir informações sobre as propriedades das estrelas que o compõem.
Redshift da galáxia é 6,027, o que significa que vê-lo como era quando o Universo tinha cerca de 950 milhões de anos. Isso não significa que seja a galáxia mais distante já detectado - vários foram confirmados em redshifts de mais de 8, e um tem um redshift estimada em cerca de 10 (heic1103), colocando-a 400000000 anos anteriores. No entanto, a galáxia recentemente descoberta drasticamente características diferentes de outras galáxias distantes que têm sido observados, o que geralmente brilham com apenas estrelas jovens.
" Quando olhamos para os espectros, duas coisas eram claras ", explica o co-autor Eiichi Egami. " O redshift colocou muito cedo na história cósmica, como esperávamos. Mas a detecção de infravermelho Spitzer também indicou que a galáxia era composta de estrelas surpreendentemente velho e relativamente fraco.Este disse-nos que a galáxia era composta de estrelas já cerca de 750 milhões de anos - empurrando para trás a época da sua formação para cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang, muito mais longe do que esperávamos. "
Co-autor Dan Stark continua: " Graças à amplificação da luz da galáxia pela lente gravitacional, temos alguns dados de excelente qualidade. Nosso trabalho confirma algumas observações anteriores que apontaram a presença de estrelas velhas em galáxias cedo. Isto sugere que as primeiras galáxias foram em torno de muito mais tempo do que se pensava. "
A descoberta tem implicações para além da questão de quando as galáxias se formaram, e pode ajudar a explicar como o Universo se tornou transparente à luz ultravioleta no primeiro bilhão de anos após o Big Bang. Nos primeiros anos do cosmos, uma névoa difusa de gás hidrogênio neutro bloqueou a luz ultravioleta no Universo. Alguma fonte de radiação deve, portanto, têm vindo progressivamente ionizado o gás difuso, limpar o nevoeiro para torná-lo transparente aos raios ultravioleta como é hoje - um processo conhecido como reionização.
Os astrônomos acreditam que a radiação que impulsionou esta reionização deve ter vindo de galáxias. Mas até agora, muito longe deles foram encontrados para fornecer a radiação necessária. Esta descoberta pode ajudar a resolver este enigma.
"Parece provável que haja de fato galáxias muito mais lá fora, no início do Universo do que o estimado anteriormente - é só que muitas galáxias são mais velhos e mais fracos, como a que acabamos de descobrir", diz o co-autor Jean-Paul Kneib . "Se esse exército invisível de desmaio, galáxias idosos é de fato lá fora, eles poderiam fornecer a radiação falta que fez o universo transparente à luz ultravioleta."
A partir de hoje, só podemos descobrir essas galáxias, observando através de aglomerados massivos que atuam como telescópios cósmicos. Nos próximos anos, a NASA / ESA / CSA Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto para ainda nesta década, vai se especializar em observações de alta resolução de distantes, objetos altamente redshifted. Será, portanto, numa posição ideal para resolver este mistério de uma vez por todas.
Notas
O Telescópio Espacial Hubble é um projecto de cooperação internacional entre a NASA ea ESA.
A pesquisa aparecerá em um artigo intitulado "Descoberta de uma galáxia, possivelmente de idade na z = 6,027, multiplique imaginada pelo grande conjunto Abell 383", a ser publicado no Monthly Notices da Royal Astronomical Society. A equipe internacional de astrônomos neste estudo é composto por Johan Richard (CRAL, Observatoire de Lyon, Université Lyon 1, França e Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute da Universidade de Copenhagen, Dinamarca), Jean-Paul Kneib (Laboratoire d'Astrophysique de Marselha, França), Harald Ebeling (University of Hawaii, EUA), Daniel P Stark (University of Cambridge, UK), Eiichi Egami (University of Arizona, EUA) e Andrew K Fiedler (University of Arizona, EUA). O autor Johan Richard é um ex-colega Marie Curie. E o uropeiaparaa União Marie Curie financiam pesquisas fornecem s subvenções ao nível de pós-graduação e pós-doutoramento para incentivar a mobilidade entre os melhores investigadores da Europa. A UE vai alocar mais de € 4500000000 através do esquema em 2007-2013.
A gravidade distorce o espaço-tempo, o tecido do cosmos. Isto significa que para objetos extremamente maciça com campos gravitacionais muito fortes, a luz é visivelmente torto, uma vez que viaja através e ao redor deles. Aglomerados de galáxias Abell 383 maciço como, portanto, age como uma lente enorme, concentrando a luz de objetos distantes atrás deles, em um processo conhecido como lente gravitacional. Enquanto as galáxias vistas através de lentes gravitacionais são normalmente distorcidas e multiplicar imaged (esta galáxia recentemente descoberta é realmente visível duas vezes as observações do Hubble), o uso dessas lentes gravitacionais multiplica o poder de um telescópio e deixa ver galáxias que poderiam ser muito fraca para ser visível . Abell 383, a lente gravitacional utilizado neste estudo, foi fotografada como parte da pesquisa Clash (Lensing Cluster e levantamento Supernova com o Hubble), um projeto multi Ciclo do Tesouro para observar uma amostra de 25 aglomerados de galáxias usando Hubble (PI: Marc Postman) . Abell 383 também é um dos 50 agrupamentos fotografada com o projeto da missão Spitzer Quente grandes liderada por Eiichi Egami.
Como o Universo está se expandindo, a luz de objetos distantes é esticada e avermelhada como ele se move em nossa direção, um fenômeno conhecido como redshift. O objeto ainda está longe, o mais pesadamente redshifted é. Para objetos muito distantes, redshift podem ser usados para quantificar a sua distância.
Como a luz viaja a uma velocidade finita, quanto mais distante um objeto é, mais para trás no tempo, vê-lo. Para um objeto em um redshift de 6, a luz tem tomado em torno 12,8 bilhões ano para viajar para a Terra. Pois sabemos que o Universo é de cerca de 13,75 bilhões anos de idade, isso significa que estamos vendo o objeto no estado em que estava em menos de um bilhão de anos após o Big Bang.Redshift é portanto uma medida de tempo decorrido desde o Big Bang, bem como da distância de um objeto.
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