ALMA localiza galáxias primordiais de forma rápida e precisa

Uma equipe de astrónomos utilizou o novo telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para determinar a localização de mais de 100 galáxias com formação estelar intensa no Universo primordial.

Esta imagem mostra detalhadamente uma seleção destas galáxias. As observações ALMA, nos comprimentos de onda do submilímetro, estão a laranja/vermelho e encontram-se sobrepostas a uma imagem infravermelha da região, obtida pela câmara IRAC a bordo do Telescópio Espacial Spitzer. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Hodge et al., A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center

 

O ALMA é tão potente que, em apenas algumas horas, fez tantas observações destas galáxias como as que tinham sido feitas por todos os telescópios semelhantes de todo o mundo ao longo de mais de uma década. Os episódios de formação estelar mais intensos no Universo primordial tiveram lugar em galáxias distantes que continham uma enorme quantidade de poeira cósmica. Estas galáxias são a chave para compreender a formação e evolução galáctica ao longo da história do Universo, no entanto a poeira obscurece-as, o que torna difícil a sua identificação com telescópios ópticos. Para as observar, os astrónomos precisam de telescópios como o ALMA, que observa a radiação a maiores comprimentos de onda, por volta do milímetro.

“Os astrónomos esperam por dados como estes desde há mais de uma década. O ALMA é tão potente que revolucionou o modo como observamos estas galáxias, e isto ainda quando o telescópio não se encontrava completamente operacional, altura em que foram feitas as observações,” disse Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemanha), autora principal do artigo científico que descreve estas observações. O melhor mapa que existia até agora destas galáxias distantes e poeirentas tinha sido feito com o auxílio do telescópio Atacama Pathfinder Experiment (APEX), operado pelo ESO. Este telescópio mapeou uma zona do céu de cerca do tamanho da Lua Cheia e detectou 126 galáxias deste tipo.

 

No entanto, nas imagens APEX cada um destes episódios de formação estelar intensa aparece como uma mancha relativamente difusa, tão desfocada que cobre mais do que uma galáxia em imagens mais nítidas obtidas a outros comprimentos de onda. Sem sabermos exactamente qual das galáxias se encontra a formar estrelas, o estudo da formação estelar no Universo primordial torna-se muito difícil. Localizar exactamente as galáxias certas requer observações mais nítidas e observações mais nítidas requerem telescópios maiores. O APEX é uma antena parabólica de 12 metros de diâmetro, mas telescópios como o ALMA utilizam várias antenas, como a do APEX, distanciadas entre si. Os sinais capturados por todas as antenas são combinados e o efeito obtido é o mesmo que se tivéssemos um único telescópio gigante, tão grande quanto a rede total de antenas.

Esta imagem mostra 6 destas galáxias observadas pelo ALMA (a vermelho). As grandes circunferências vermelhas indicam as regiões onde as galáxias foram detectadas pelo APEX. Este telescópio não observou com nitidez suficiente para permitir identificar a galáxia correspondente, já que muitos objetos candidatos aparecem em cada circunferência. As observações ALMA, nos comprimentos de onda do submilímetro, encontram-se sobrepostas à imagem infravermelha da região, obtida pela câmara IRAC a bordo do Telescópio Espacial Spitzer. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), APEX (MPIfR/ESO/OSO), J. Hodge et al., A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center

A equipa utilizou o ALMA durante a sua fase inicial de observações científicas, para observar as galáxias mapeadas pelo APEX, numa altura, portanto, em que a rede total de antenas ALMA ainda estava em construção. Usando menos de um quarto da rede final de 66 antenas, separadas por distâncias até aos 125 metros, o ALMA precisou de apenas 2 minutos por galáxia para localizar cada uma delas numa região pequeníssima, 200 vezes menor que as enormes manchas desfocadas observadas pelo APEX, e com três vezes mais sensibilidade. O ALMA é muito mais sensível que os outros telescópios do seu tipo e, em apenas algumas horas, duplicou o número total de observações deste género alguma vez feitas.

A equipa conseguiu não apenas identificar de forma clara quais as galáxias que apresentavam regiões de formação estelar activa, mas também descobriu, em metade dos casos, que várias galáxias com formação estelar tinham sido misturadas numa única mancha nas observações anteriores. Os olhos do ALMA conseguiram assim separar as diferentes galáxias umas das outras. “Pensávamos anteriormente que as mais brilhantes destas galáxias estavam a formar estrelas mil vezes mais depressa do que a nossa própria galáxia, a Via Láctea, com o risco de explodirem em pedaços. As imagens ALMA revelaram galáxias múltiplas mais pequenas a formarem estrelas a taxas relativamente mais razoáveis,” disse Alexander Karim (Universidade de Durham, Reino Unido), um membro da equipa e autor principal dum artigo científico complementar deste trabalho.

Os resultados formam o primeiro catálogo estatisticamente fiável de galáxias poeirentas com formação estelar do Universo primordial e fornecem uma base fundamental para avançar na investigação sobre as propriedades destas galáxias a diferentes comprimentos de onda, sem o risco de má interpretação, devido às galáxias aparecerem juntas, quando na realidade são objetos separados entre si. Embora o ALMA observe com enorme nitidez e sensibilidade sem precedentes, telescópios como o APEX continuam a desempenhar um papel importante. “O APEX consegue cobrir uma grande área no céu mais depressa que o ALMA, por isso é ideal para descobrir estas galáxias. Uma vez sabendo para onde devemos olhar, podemos usar o ALMA para as localizar exactamente,” conclui Ian Small (Universidade de Durham, Reino Unido), co-autor do novo artigo científico.

Fonte:ESO