eso1708pt-br — Nota de imprensa científica

Poeira estelar antiga lança luz sobre as primeiras estrelas

O objeto mais distante observado até hoje pelo ALMA

8 de Março de 2017

Astrônomos usaram o ALMA para detectar uma enorme quantidade de poeira estelar resplandescente numa galáxia observada quando o Universo tinha apenas 4% da sua idade atual. Esta galáxia foi observada pouco depois da sua formação e trata-se da galáxia mais distante onde já se detectou poeira. Estas observações mostraram também a mais distante detecção de oxigênio no Universo. Estes novos resultados fornecem novas pistas relativas ao nascimento e morte explosiva das primeiras estrelas.

Uma equipe internacional de astrônomos, liderada por Nicolas Laporte da University College London, utilizou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar A2744_YD4, a galáxia mais jovem e mais distante observada até hoje pelo ALMA. Surpreendentemente, a equipe descobriu que esta jovem galáxia contém poeira interestelar em abundância — poeira formada pela morte de estrelas da geração anterior.

Observações de acompanhamento com o instrumento X-shooter, montado no Very Large Telescope do ESO, confirmaram a enorme distância a que se encontra A2744_YD4. De fato, estamos observando esta galáxia quando o Universo tinha apenas 600 milhões de anos de idade, numa altura em que as primeiras estrelas e galáxias ainda estavam se formando [1].

A2744_YD4 não é apenas a galáxia mais distante já observada pelo ALMA,” explica Nicolas Laporte, “a detecção de tanta poeira indica-nos também que supernovas primordiais já poluíram esta galáxia.”

A poeira cósmica é essencialmente composta por silício, carbono e alumínio, em grãos muito pequenos, com dimensões de uma milionésima parte de centímetro. Os elementos químicos destes grãos são formados no interior das estrelas e libertados para o meio quando estas morrem em espectaculares explosões de supernovas, o destino final das estrelas massivas com vidas curtas. No Universo atual estas poeiras existem em grandes quantidades, constituindo peças fundamentais na formação de estrelas, planetas e moléculas complexas; no entanto no Universo primordial — antes da primeira geração de estrelas ter morrido — a poeira era bastante escassa.

Foi possível obter observações da galáxia “poeirenta” A2744_YD4 porque este objeto se encontra por detrás de um aglomerado de galáxias massivo chamado Abell 2744 [2]. Devido a um fenômeno físico chamado lente gravitacional, o aglomerado atua como um “telescópio” cósmico gigante capaz de ampliar cerca de 1,8 vezes a galáxia mais distante A2744_YD4 e permitindo assim aos astrônomos observá-la no Universo primordial.

As observações do ALMA detectaram também emissão brilhante de oxigênio ionizado vinda de A2744_YD4. Trata-se da mais longínqua, e consequentemente mais antiga, detecção de oxigênio feita até hoje, ultrapassando o resultado do ALMA obtido em 2016.

A detecção de poeira no Universo primordial fornece informações importantes sobre a época em que explodiram as primeiras supernovas, o que permite determinar quando é que as primeiras estrelas quentes banhavam o Universo com a sua luz. Determinar a época desta “madrugada cósmica” é um “santo graal” da astronomia moderna, que pode ser investigado indiretamente através do estudo da poeira interestelar primordial.

A equipe estima que A2744_YD4 contenha uma quantidade de poeira equivalente a 6 milhões de vezes a massa do nosso Sol, enquanto a massa estelar total da galáxia — a massa de todas as estrelas contidas na galáxia — é de 2 bilhões de vezes a massa solar. A equipe mediu também a taxa de formação estelar em A2744_YD4 e descobriu que as estrelas estão se formando a uma taxa de 20 massas solares por ano — que podemos comparar ao valor de uma massa solar por ano na nossa Via Láctea [3].

Apesar de não ser incomum encontrar uma taxa de formação estelar elevada numa galáxia distante, este valor explica a rapidez com que a poeira se formou em A2744_YD4,” diz Richard Ellis (ESO e University College London), um co-autor do estudo. “Este período de tempo é apenas cerca de 200 milhões de anos — ou seja, estamos observando esta galáxia pouco depois da sua formação.”

Este fato diz que formação estelar significativa começou aproximadamente 200 milhões de anos antes da época a que estamos observando a galáxia, tratando-se por isso de uma excelente oportunidade para, com a ajuda do ALMA, estudar a época em que as primeiras estrelas e galáxias "acenderam" — a época mais primordial observada até hoje. O nosso Sol, o nosso planeta e a nossa existência são produtos — 13 bilhões de anos mais tarde — desta primeira geração de estrelas. Ao estudar a sua formação, vida e morte, estamos na realidade explorando as nossas origens.

Com o ALMA poderemos obter observações mais profundas e extensas de galáxias semelhantes do Universo primordial,” diz Ellis.

E Laporte conclui: “Mais medições deste tipo fornecem excelentes oportunidades de traçar a formação estelar primordial e a criação dos elementos químicos mais pesados no Universo primordial.”

Notas

[1] Este tempo corresponde a um desvio para o vermelho de z=8,38 ou seja, durante a época da reionização.

[2] O aglomerado de galáxias Abell 2744 é um objeto massivo, situado a 3,5 bilhões de anos-luz de distância (desvio para o vermelho de 0,308)  que se pensa ser o resultado da colisão entre quatro aglomerados de galáxias menores. Recebeu o apelido de Aglomerado de Pandora devido aos muitos fenômenos, estranhos e diferentes, que resultaram da enorme colisão durante um período de 350 milhões de anos. As galáxias correspondem a apenas 5% da massa do aglomerado, enquanto que a matéria escura corresponde a 75% e fornece a enorme gravitação necessária para curvar e ampliar a radiação emitida por galáxias de fundo. Acredita-se que os 20% da massa restante total do aglomerado encontre-se sob a forma de gás quente.

[3] Esta taxa diz que a massa total de estrelas formadas cada ano é equivalente a 20 vezes a massa do Sol.

Mais Informações

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Dust in the Reionization Era: ALMA Observations of a z =8.38 Gravitationally-Lensed Galaxy” de Laporte et al., que será publicado na revista especializada The Astrophysical Journal Letters.

A equipe é composta por N. Laporte (University College London, RU), R. S. Ellis (University College London, RU; ESO, Garching, Alemanha), F. Boone (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), Toulouse, França), F. E. Bauer (Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Santiago, Chile), D. Quénard (Queen Mary University of London, London, RU), G. Roberts-Borsani (University College London, RU), R. Pelló (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), Toulouse, França), I. Pérez-Fournon (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Espanha; Universidad de La Laguna, Tenerife, Espanha) e A. Streblyanska (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Espanha; Universidad de La Laguna, Tenerife, Espanha).

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronômica internacional, é uma parceria entre o ESO, a Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e do Conselho Nacional Científico da Ilha Formosa (NSC) e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Ilha Formosa e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI).

A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol dos seus Estados Membros; pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos (NRAO), que é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório ALMA (JAO) fornece uma liderança e gestão unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronômico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polônia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronômica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronômico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1708, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato local para a imprensa. O representante brasileiro é Gustavo Rojas, da Universidade Federal de São Carlos. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo Rojas.

Sobre a nota de imprensa

No. da notícia:eso1708pt-br
Nome:A2744_YD4
Tipo:Early Universe : Galaxy
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2017ApJ...837L..21L

Imagens

Concepção artística da distante galáxia poeirenta A2744_YD4
Concepção artística da distante galáxia poeirenta A2744_YD4
Imagens ALMA e Hubble da distante galáxia poeirenta A2744_YD4
Imagens ALMA e Hubble da distante galáxia poeirenta A2744_YD4

Vídeos

ESOcast 99 Light: ALMA lança luz sobre as primeiras estrelas (4K UHD)
ESOcast 99 Light: ALMA lança luz sobre as primeiras estrelas (4K UHD)
Concepção artística da formação de poeira por supernovas em A2744_YD4
Concepção artística da formação de poeira por supernovas em A2744_YD4
Zoom na jovem galáxia poeirenta A2744_YD4
Zoom na jovem galáxia poeirenta A2744_YD4

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