Crédito de imagem: Hubble
Uma equipe internacional de astrônomos reuniu evidências de que as galáxias se formaram muito rapidamente após o Big Bang. Isso significa que eles têm apenas 1,5 bilhão de anos, uma época em que o Universo tinha apenas 10% de sua idade atual. Acredita-se que esses aglomerados se formaram tão rapidamente porque essas áreas eram incrivelmente densas com material.
Olhando para o passado, quase 9 bilhões de anos, uma equipe internacional de astrônomos encontrou galáxias maduras em um universo jovem. As galáxias são membros de um aglomerado de galáxias que existia quando o universo tinha apenas 5 bilhões de anos, ou cerca de 35% da sua idade atual. Essa evidência convincente de que as galáxias devem ter começado a se formar logo após o big bang foi reforçada por observações feitas pela mesma equipe de astrônomos quando eles espiaram ainda mais no tempo. A equipe encontrou galáxias embrionárias apenas 1,5 bilhão de anos após o nascimento do cosmos, ou 10% da idade atual do universo. As “galáxias bebê” residem em um aglomerado ainda em desenvolvimento, o proto-aglomerado mais distante já encontrado.
A Câmera Avançada para Pesquisas (ACS) a bordo do Telescópio Espacial Hubble da NASA foi usada para fazer observações do aglomerado maciço, RDCS 1252.9-2927, e do proto-aglomerado TN J1338-1942. As observações do Observatório de Raios-X Chandra da NASA renderam o conteúdo de massa e elementos pesados do RDCS 1252, o aglomerado conhecido mais maciço da época. Essas observações fazem parte de um esforço coordenado da equipe científica da ACS para rastrear a formação e evolução de aglomerados de galáxias ao longo de uma ampla faixa de tempo cósmico. O ACS foi construído especialmente para estudos de objetos distantes.
Essas descobertas apóiam ainda observações e teorias que as galáxias formaram relativamente cedo na história do cosmos. A existência de tais aglomerados maciços no universo primordial concorda com um modelo cosmológico em que os aglomerados se formam a partir da fusão de muitos sub aglomerados em um universo dominado pela matéria escura e fria. A natureza exata da matéria escura fria, no entanto, ainda não é conhecida.
O primeiro estudo do Hubble estimou que as galáxias na RDCS 1252 formavam a maior parte de suas estrelas há mais de 11 bilhões de anos atrás (em desvios para o vermelho maiores que 3). Os resultados foram publicados na edição de 20 de outubro de 2003 do Astrophysical Journal. O principal autor do artigo é John Blakeslee, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, Maryland.
O segundo estudo do Hubble descobriu, pela primeira vez, um proto-aglomerado de “galáxias infantis” que existia há mais de 12 bilhões de anos atrás (no desvio para o vermelho 4.1). Essas galáxias são tão jovens que os astrônomos ainda podem ver uma enxurrada de estrelas se formando dentro delas. As galáxias estão agrupadas em torno de uma grande galáxia. Esses resultados serão publicados na edição de 1 de janeiro de 2004 da revista Nature. O principal autor do artigo é George Miley, do Observatório de Leiden, na Holanda.
"Até recentemente, as pessoas não pensavam que existiam aglomerados quando o universo tinha apenas 5 bilhões de anos", explicou Blakeslee.
“Mesmo que houvesse tais aglomerados”, acrescentou Miley, “até recentemente os astrônomos pensavam que era quase impossível encontrar aglomerados que existiam 8 bilhões de anos atrás. De fato, ninguém sabia quando o cluster começou. Agora podemos testemunhar.
Ambos os estudos levaram os astrônomos a concluir que esses sistemas são os progenitores dos aglomerados de galáxias vistos hoje. "O cluster RDCS 1252 parece um cluster atual", disse Marc Postman, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial em Baltimore, Maryland, e co-autor dos dois trabalhos de pesquisa. "De fato, se você colocá-lo ao lado de um cluster atual, não saberá qual é qual."
Um Conto de Dois Clusters
Como as galáxias podem crescer tão rápido após o big bang? "É o caso dos ricos ficarem mais ricos", disse Blakeslee. “Esses aglomerados cresceram rapidamente porque estão localizados em regiões muito densas, de modo que há material suficiente para construir as galáxias membros muito rapidamente.”
Essa ideia é reforçada pelas observações de raios-X do maciço aglomerado RDCS 1252. Chandra e o XMM-Newton da Agência Espacial Europeia forneceram aos astrônomos as medições mais precisas até o momento das propriedades de uma enorme nuvem de gás quente que permeia o aglomerado maciço. Esse gás de 160 milhões de graus Fahrenheit (70 milhões de graus Celsius) é um reservatório da maioria dos elementos pesados do aglomerado e um rastreador preciso de sua massa total. Um artigo de Piero Rosati, do Observatório Europeu do Sul (ESO) e colegas, que apresenta as observações de raios-X do RDCS 1252, será publicado em janeiro de 2004 no Astronomical Journal.
"A visão nítida de Chandra resolveu o formato do halo de gás quente e mostrou que o RDCS 1252 é muito maduro para a sua idade", disse Rosati, que descobriu o cluster com o telescópio de raios X ROSAT.
O RDCS 1252 pode conter muitos milhares de galáxias. A maioria dessas galáxias, no entanto, é muito fraca para ser detectada. Mas os poderosos "olhos" do ACS localizaram várias centenas deles. Observações usando o Very Large Telescope (VLT) do ESO forneceram uma medida precisa da distância até o cluster. O ACS permitiu que os pesquisadores determinassem com precisão as formas e cores das 100 galáxias, fornecendo informações sobre a idade das estrelas que residem nelas. A equipe da ACS estimou que a maioria das estrelas do aglomerado já estava formada quando o universo tinha cerca de 2 bilhões de anos. Além disso, observações de raios-X mostraram que 5 bilhões de anos após o big bang, o gás quente ao redor foi enriquecido com elementos pesados dessas estrelas e varrido das galáxias.
Se a maioria das galáxias da RDCS 1252 alcançou a maturidade e está se estabelecendo em uma idade adulta silenciosa, as galáxias em formação no proto-cluster distante estão em sua juventude energética e indisciplinada.
O proto-cluster TN J1338 contém uma galáxia embrionária maciça cercada por galáxias em desenvolvimento menores, que se parecem com pontos na imagem do Hubble.
A galáxia dominante está produzindo jatos emissores de rádio espetaculares, alimentados por um buraco negro supermassivo nas profundezas do núcleo da galáxia. A interação entre esses jatos e o gás pode estimular uma torrente de nascimento de estrelas.
A descoberta energética da radio galáxia por radiotelescópios levou os astrônomos a procurar galáxias menores que compõem a maior parte do aglomerado.
"Clusters maciços são as cidades do universo, e as galáxias de rádio dentro deles são as chaminés que podemos usar para encontrá-los quando eles estão apenas começando a se formar", disse Miley.
As duas descobertas ressaltam o poder de combinar observações de muitos telescópios diferentes que proporcionavam vistas do universo distante em uma variedade de comprimentos de onda. A câmera avançada do Hubble forneceu informações críticas sobre a estrutura dos dois aglomerados de galáxias distantes. A visão de raio X de Chandra e XMM-Newton forneceu as medições essenciais do gás primordial no qual as galáxias do RDCS 1252 estão incorporadas e estimativas precisas da massa total contida nesse aglomerado. Grandes telescópios terrestres, como o VLT, forneciam medições precisas da distância de ambos os aglomerados, bem como da composição química das galáxias neles.
A equipe da ACS está realizando observações adicionais de aglomerados distantes para solidificar nossa compreensão de como esses aglomerados jovens e suas galáxias evoluem para a forma das coisas vistas hoje. Suas observações planejadas incluem o uso de observações no infravermelho próximo para analisar as taxas de formação de estrelas em alguns aglomerados-alvo, incluindo o RDCS 1252, para medir a história cósmica da formação de estrelas nessas estruturas maciças. A equipe também está pesquisando nas regiões ao redor de várias galáxias de rádio ultra-distantes para obter exemplos adicionais de proto-aglomerados. O objetivo científico final da equipe é estabelecer uma imagem completa da evolução do cluster, começando com a formação nas primeiras épocas e detalhando a evolução até hoje.
Fonte original: Hubble News Release
