O telescópio espacial Hubble descobre a galáxia mais antiga já vista

Astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble olharam mais para trás no tempo do que nunca, avistando uma galáxia que se formou menos de 500 milhões de anos após o nascimento do universo, tornando-a a mais antiga e distante já vista.

A descoberta, relatada em 26 de janeiro na revista Nature, deve ajudar os astrônomos a entender melhor os primeiros dias do universo, disseram os pesquisadores. Em particular, a descoberta deve lançar luz sobre a evolução das primeiras galáxias, que se formaram pela primeira vez apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.

“Em essência, o aspecto mais importante disso é que nos dá uma ideia de como as galáxias estão se acumulando rapidamente”, disse o autor Rychard Bouwens, da Universidade da Califórnia, Santa Cruz (UCSC) e da Universidade de Leiden, na Holanda. “Ele fornece uma espécie de parâmetro de medição.”

Bouwens e seus colegas analisaram as observações feitas pelo telescópio espacial Hubble da NASA. Eles analisaram os dados infravermelhos coletados pela Wide Field Camera 3 do Hubble, que foi instalada no telescópio em 2009 durante uma missão de manutenção do ônibus espacial.

Os pesquisadores encontraram evidências de uma galáxia com um desvio para o vermelho de 10,3, que corresponde a uma distância de cerca de 13,2 bilhões de anos-luz.

Isso torna a galáxia recém-descoberta - UDFj-39546284 - a galáxia mais distante conhecida do universo, batendo o antigo detentor do recorde em cerca de 100 milhões de anos-luz.

Como o universo tem cerca de 13,7 bilhões de anos, o UDFj-39546284 existia quase no início - apenas 480 milhões de anos após o Big Bang, ou quando o universo tinha apenas 4% de sua idade atual.

Oficialmente, o UDFj-39546284 permanece um “candidato à galáxia”, exigindo mais algumas observações para confirmar sua existência e idade com certeza. Mas depois de realizar uma série de testes, Bouwens e sua equipe estão confiantes de que a galáxia está lá e que seu desvio para o vermelho está em torno de 10,3.

“Tudo o que encontramos foi completamente consistente com o fato de ser uma fonte real”, disse Bouwens. “Parece muito bom agora.”

Compreendendo a formação da galáxia

Além de estudar o UDFj-39546284, os pesquisadores também observaram várias galáxias um pouco mais jovens, datando de cerca de 650 milhões de anos após o Big Bang. Eles viram diferenças dramáticas entre as galáxias mais velhas e mais jovens, sugerindo que a taxa de nascimento de estrelas saltou por um fator de 10 nos 170 milhões de anos intermediários.

“Este é um aumento surpreendente em um período tão curto, apenas 1% da idade atual do universo”, disse o co-autor Garth Illingworth, também da UCSC, em um comunicado.

A equipe também encontrou grandes diferenças no número de galáxias observadas nas duas épocas. Eles descobriram apenas uma galáxia datando de 480 milhões de anos após o Big Bang, enquanto pesquisas anteriores encontraram quase 50 galáxias apenas 170 milhões de anos depois.

As novas observações podem ajudar os astrônomos a entender melhor como as primeiras galáxias do universo se aglutinaram e cresceram, disseram os pesquisadores.

“Definitivamente, vemos fortes evidências de aumento hierárquico”, disse Bouwens. “É impressionante.”

O novo estudo também aborda uma questão antiga na astronomia. Cerca de 300.000 anos após o Big Bang, o hidrogênio no universo era neutro, o que significa que não carregava carga. Por volta de 1 bilhão de anos depois, entretanto, algo havia lançado radiação suficiente para ionizar a maior parte desse hidrogênio, dividindo-o em seus elétrons e prótons constituintes.

“Os resultados deste estudo implicam que as estrelas e galáxias que eles podem detectar forneceriam apenas cerca de 12 por cento da radiação de que você precisaria”, Rachel Somerville, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial de Baltimore, que não participou da corrente estudo, disse a repórteres em 26 de janeiro. "Portanto, este é um grande mistério que precisa ser resolvido."

Os novos resultados sugerem que as primeiras galáxias, como UDFj-39546284, podem ter desempenhado um papel nesta reionização do universo. Mas suas contribuições por si só não foram grandes o suficiente para fazer o trabalho, sugerindo que alguma fonte misteriosa também é parcialmente responsável, disseram os pesquisadores.

As observações da equipe a esse respeito não são definitivas. Para chegar ao fundo do mistério da reionização, os astrônomos precisarão coletar mais dados, de acordo com Bouwens.

Olhando para o futuro

Embora o novo estudo dê uma olhada no passado sem precedentes, novos instrumentos provavelmente serão necessários para retroceder ainda mais, às primeiras épocas de formação de galáxias, disseram os pesquisadores.

Um dos instrumentos mais promissores do futuro é o James Webb Space Telescope (JWST) da NASA, disse Bouwens. O poderoso sucessor do Hubble, o JWST há muito tem sido prejudicado por estouros de custos e atrasos.

Previsto para lançamento em junho de 2014, o JWST não poderá decolar antes de setembro de 2015, de acordo com um painel de revisão independente convocado no ano passado para avaliar os problemas do telescópio.

Sempre que for finalmente liberado para voar, o JWST terá um grande impacto, disse Bouwens.

“Agora podemos apenas arranhar a superfície do que será possível”, disse ele. “Devemos ser capazes de empurrar para o redshift 12 ou 13, e talvez mais. Não está claro o que seremos capazes de fazer. ”