Galáxias escuras
Foram encontradas pela primeira vez galáxias escuras, uma fase inicial da
formação de galáxias prevista teoricamente mas que, até agora, nunca tinha sido
observada.
São essencialmente galáxias ricas em gás, mas sem estrelas.
Utilizando o VLT (Very Large Telescope) do ESO, uma equipe
internacional detectou estes objetos evasivos observando-os brilhando ao serem
iluminados por um quasar.
As galáxias escuras são galáxias pequenas, ricas em gás do Universo
primordial, mas muito pouco eficazes em formar estrelas. Elas haviam sido
previstas pelas teorias de formação de galáxias, acreditando-se serem elas os
blocos constituintes das atuais galáxias brilhantes, ricas em estrelas.
Os astrônomos acreditam que estes objetos devem ter alimentado as galáxias
maiores com o gás que posteriormente deu origem às estrelas que existem
atualmente.
Como são essencialmente desprovidas de estrelas, estas galáxias escuras não
emitem muita radiação, o que as torna muito difíceis de detectar.
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| Esta imagem profunda mostra a região do céu em torno do quasar HE 0109-3518. O
quasar está marcado com um círculo vermelho próximo do centro da imagem. A
radiação energética do quasar faz com que as galáxias escuras brilhem, ajudando
assim os astrônomos a compreender as fases iniciais da formação de galáxias. As
imagens tênues do brilho de 12 galáxias escuras estão marcadas com círculos
azuis.[Imagem: ESO/DSS2/S. Cantalupo(UCSC)] |
Lanterna cósmica
Durante anos, os astrônomos tentaram desenvolver novas técnicas para
confirmar a existência destas galáxias. Pequenos decréscimos em absorção nos
espectros de fontes luminosas de fundo apontavam para a sua existência.
No entanto, este novo estudo marca a primeira vez que estes objetos foram
vistos diretamente.
"A nossa abordagem do problema de detectar uma galáxia escura foi
simplesmente iluminá-la com uma luz brilhante," explica Simon Lilly (ETH Zurich,
Suíça), coautor do artigo científico que descreve o resultado.
"Procuramos o brilho fluorescente do gás em galáxias escuras quando estas são
iluminadas pela radiação ultravioleta de um quasar próximo, muito brilhante. A
radiação do quasar ilumina as galáxias escuras, em um processo semelhante ao das
lâmpadas ultravioletas que iluminam as roupas brancas numa discoteca,"
completou.
Sem luz própria
A equipe tirou partido da grande área de observação, da sensibilidade do VLT
e de uma série de exposições muito longas, para detectar o brilho fluorescente
extremamente tênue das galáxias escuras.
Eles mapearam a região do céu em torno do quasar HE 0109-3518, à procura da
radiação ultravioleta que é emitida pelo hidrogênio gasoso quando sujeito a
radiação intensa - devido à expansão do Universo, esta radiação é observada com
uma tonalidade de violeta.
A equipe detectou quase 100 objetos gasosos que se situam num raio de alguns
milhões de anos-luz do quasar.
Depois de uma análise detalhada, para excluir objetos nos quais a emissão
possa ser oriunda de formação estelar interna nas galáxias, em vez da radiação
do quasar, o número de objetos diminuiu para 12.
São as identificações mais convincentes até hoje de galáxias escuras no
Universo primordial.
Propriedades das galáxias escuras
Os astrônomos conseguiram determinar também algumas das propriedades das
galáxias escuras.
Eles estimam que a massa do gás nestes objetos seja de cerca de um bilhão de
vezes a do Sol, típica de galáxias de pequena massa ricas em gás, existentes no
Universo primordial.
A equipe conseguiu também estimar que a eficiência da formação estelar é
cerca de 100 vezes menor do nas galáxias típicas - com formação estelar -
encontradas em fases semelhantes na história cósmica.
Em 2013, o VLT receberá um novo instrumento, chamado espectrógrafo de campo
integral MUSE, que será uma ferramenta extremamente poderosa para o estudo
destes objetos.
Fluorescência
A observação das galáxias escuras foi possível graças ao fenômeno da
fluorescência, que é a emissão de radiação por uma substância iluminada por uma
fonte luminosa.
Na maioria dos casos, a radiação emitida tem um comprimento de onda maior que
a da fonte luminosa. Por exemplo, as lâmpadas fluorescentes transformam radiação
ultravioleta - invisível para nós - em radiação visível.
A fluorescência ocorre naturalmente em alguns compostos, como rochas ou
minerais, mas pode ser também adicionada intencionalmente, como no caso de
detergentes que contêm químicos fluorescentes, no intuito de fazer com que as
roupas brancas pareçam mais brilhantes sob luz normal.
Radiação de Lyman-alfa
A emissão de luz pelo hidrogênio é conhecida como radiação de Lyman-alfa e é
produzida quando os elétrons nos átomos de hidrogênio descem do segundo para o
primeiro nível de energia.
É um tipo de luz ultravioleta.
Uma vez que o Universo se encontra em expansão, o comprimento de onda da
radiação dos objetos aumenta à medida que atravessa o espaço. Quanto mais longe
viajar a radiação, maior será o comprimento de onda.
Como o vermelho é o maior comprimento de onda que os nossos olhos podem ver,
este processo é literalmente um desvio em comprimento de onda em direção à ponta
vermelha do espectro - daí o nome "desvio para o vermelho".
O quasar HE 0109-3518 situa-se a um
desvio para o vermelho de z = 2,4 e a radiação ultravioleta
das galáxias escuras é desviada para a região visível do espectro.
Quasares
Os quasares são galáxias distantes e muito brilhantes.
Acredita-se que sua energia origine-se de buracos negros de elevada massa
situados nos seus centros.
O seu brilho torna-os faróis poderosos que podem ajudar a iluminar a região
ao seu redor, dando pistas sobre a época em que as primeiras estrelas e galáxias
se formavam a partir do gás primordial.
Formação estelar
A eficiência de formação estelar é calculada como a massa de estrelas
recentemente formadas em relação à massa de gás disponível para formar
estrelas.
A equipe descobriu que as galáxias escuras agora detectadas precisariam de
mais de 100 bilhões de anos para converter todo o gás em estrelas.
Como isso é muito mais do que a idade atual calculada para o Universo, os
astrônomos afirmam que o gás dessas galáxias deve ter sido "aproveitado" por
"galáxias comuns", deixando sua existência em uma espécie de beco sem saída, e
não exatamente uma fase da formação das "galáxias normais".
Este resultado está de acordo com estudos teóricos recentes que sugeriram que
halos de pequena massa ricos em gás a elevados desvios para o vermelho podem ter
uma eficiência de formação estelar muito baixa, como consequência do baixo
conteúdo em metais.
