eso1632pt-br — Nota de imprensa científica

ALMA descobre segredos de bolha espacial gigante

21 de Setembro de 2016

Uma equipe internacional de astrônomos usou o ALMA, o Very Large Telescope do ESO e outros telescópios, para descobrir a verdadeira natureza de um objeto raro no Universo distante, chamado Bolha de Lyman-alfa. Até agora, os astrônomos não compreendiam o que é que fazia estas enormes nuvens de gás brilhar tão intensamente, mas o ALMA viu agora duas galáxias no coração de um destes objetos, galáxias estas que estão formando estrelas a um ritmo muito acelerado, fazendo brilhar todo o meio que ao seu redor. Estas enormes galáxias estão por sua vez no centro de um conjunto de galáxias menores, no que parece ser a fase inicial de formação de um aglomerado de galáxias massivo. As duas fontes ALMA deverão evoluir numa única galáxia elíptica gigante.

As Bolhas de Lyman-alfa são enormes nuvens de hidrogênio gasoso com dimensões que podem ir até às centenas de milhares de anos-luz e que se encontram a grandes distâncias cósmicas. O nome reflete o comprimento de onda característico da radiação ultravioleta que emitem, conhecida por radiação de Lyman-alfa [1]. Desde a descoberta destes objetos, os processos que lhes dão origem têm constituído um quebra-cabeças astronômico. Novas observações obtidas agora com o ALMA acabam de resolver o mistério.

Uma das maiores Bolhas de Lyman-alfa conhecidas e estudadas com muito detalhe é a SSA22-Lyman-alfa 1, ou LAB 1. Situada no núcleo de um enorme aglomerado de galáxias na fase inicial de formação, este foi o primeiro objeto do tipo a ser descoberto — em 2000 — e localiza-se tão longe que a sua luz demorou 11,5 bilhões de anos para chegar até nós.

Uma equipe de astrônomos, liderada por Jim Geach, do Centre for Astrophysics Research of the University of Hertfordshire, RU, utilizou a capacidade sem precedentes do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para investigar a LAB-1, observando a radiação emitida por nuvens de poeira fria em galáxias distantes, o que permitiu localizar e resolver várias fontes de emissão submilimétrica [2].

A equipe combinou em seguida as imagens ALMA com observações obtidas com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), montado no Very Large Telescope do ESO (VLT), as quais mapeiam a radiação Lyman-alfa. Isto mostrou que as fontes ALMA estão localizadas mesmo no centro da Bolha de Lyman-alfa, onde se encontram formando estrelas a uma taxa cerca de 100 vezes maior que a da Via Láctea.

Adicionalmente, imagens profundas obtidas com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e espectroscopia do Observatório W. M. Keck [3] mostraram que as fontes ALMA estão rodeadas por numerosas galáxias companheiras muito fracas, que podem estar bombardeando-as com material, ajudando assim a aumentar as taxas de formação estelar nas fontes ALMA centrais.

A equipe fez em seguida uma sofisticada simulação de formação galática para demonstrar que a enorme nuvem brilhante de emissão Lyman-alfa pode ser explicada se radiação ultravioleta produzida pela formação estelar nas fontes ALMA for dispersada pelo hidrogênio gasoso ao seu redor. Este efeito daria origem à Bolha de Lyman-alfa que observamos.

Jim Geach, autor principal do novo estudo, explica: “Pensemos nas luzes da rua numa noite de nevoeiro — vemos um brilho difuso porque a luz é dispersada pelas minúsculas gotas de água. Algo semelhante acontece aqui, exceto que a luz da rua é uma galáxia formando estrelas com muita intensidade e o nevoeiro é uma enorme nuvem de gás intergalático. As galáxias iluminam o meio ao seu redor.

Compreender como é que as galáxias se formam e evoluem é um enorme desafio. Os astrônomos pensam que as Bolhas de Lyman-alfa são importantes porque parecem ser os locais onde a maioria das galáxias massivas do Universo se formam. Em particular, o brilho extenso de Lyman-alfa fornece informações sobre o que está acontecendo nas nuvens de gás primordial que rodeiam as jovens galáxias, uma região muito difícil de estudar, mas critica para a compreensão destes fenômenos.

Jim Geach conclui, “O que é excitante nestas Bolhas é que estamos vendo o que se passa em torno destas jovens galáxias em crescimento. Durante muito tempo, a origem desta radiação extensa de Lyman-alfa permaneceu controversa. No entanto, combinando novas observações e simulações de vanguarda, pensamos ter resolvido um mistério de 15 anos: a Bolha de Lyman-alfa 1 é o local de formação de uma galáxia elíptica gigante, que um dia será o coração de um enorme aglomerado de galáxias. Estamos vendo uma “fotografia” da formação dessa galáxia há 11,5 bilhões de anos atrás.

Notas

[1] Os elétrons carregados negativamente que orbitam os núcleos carregados positivamente de um átomo possuem níveis de energia quantificados, isto é, apenas podem existir em determinados estados de energia, e apenas podem transitar entre os diversos níveis ganhando ou perdendo quantidades precisas de energia. A radiação de Lyman-alfa é produzida quando elétrons nos átomos de hidrogênio descem do segundo nível de energia mais baixo para o primeiro nível mais baixo. A quantidade exata de energia perdida é emitida sob a forma de radiação num comprimento de onda particular, na região ultravioleta do espectro, a qual os astrônomos conseguem detectar com telescópios no espaço ou com telescópios na Terra, no caso de objetos que se encontrem desviados para o vermelho. Para LAB-1, com um desvio para o vermelho de z ~ 3, a radiação de Lyman-alfa é observada na região do visível.

[2] A resolução é a capacidade de distinguir objetos separados. A baixa resolução, várias fontes brilhantes a determinada distância pareceriam um único ponto brilhante e apenas de perto distinguiríamos cada fonte separadamente. A elevada resolução do ALMA resolveu em duas fontes separadas o que anteriormente parecia ser uma única mancha.

[3] Os instrumentos usados foram o STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph), montado no Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e o MOSFIRE (Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration), montado no telescópio Keck 1 no Hawaii.

Mais Informações

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “ALMA observations of Lyman-α Blob 1: Halo sub-structure illuminated from within” de J. Geach et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.

A equipe é composta por  J. E. Geach (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Hatfield, RU), D. Narayanan (Department of Physics and Astronomy, Haverford College, Haverford PA, EUA; Department of Astronomy, University of Florida, Gainesville FL, EUA), Y. Matsuda (Observatório Astronómico Nacional do Japão, Mitaka, Tóquio, Japão; Universidade para Estudos Avançados, Mitaka, Tóquio, Japão), M. Hayes (Universidade de Estocolmo, Departmento de Astronomia e Centro Oskar Klein para a Física de Cosmopartículas, Estocolmo, Suécia), Ll. Mas-Ribas (Instituto de Astrofísica Teórica, Universidade de Oslo, Oslo, Noruega), M. Dijkstra (Instituto de Astrofísica Teórica, Universidade de Oslo, Oslo, Noruega), C. C. Steidel (California Institute of Technology, Pasadena CA, EUA ), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, Canadá), R. Feldmann (Department of Astronomy, University of California, Berkeley CA, EUA ), A. Avison (UK ALMA Regional Centre Node; Jodrell Bank Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, The University of Manchester, Manchester, RU), O. Agertz (Department of Physics, University of Surrey, Guildford, RU), Y. Ao (Observatório Astronômico Nacional do Japão, Mitaka, Tóquio, Japão), M. Birkinshaw (H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bristol, RU), M. N. Bremer (H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bristol, RU), D. L. Clements (Astrophysics Group, Imperial College London, Blackett Laboratory, London, RU), H. Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Espanha; Universidad de La Laguna, Astrofísica, La Laguna, Tenerife, Espanha), D. Farrah (Department of Physics, Virginia Tech, Blacksburg VA, EUA), C. M. Harrison (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Durham, RU), M. Kubo (Observatório Astronómico Nacional do Japão, Mitaka, Tóquio, Japão), M. J. Michałowski (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, RU), D. Scott (Department of Physics & Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canadá), M. Spaans (Instituto Astronômico Kapteyn, Universidade de Groningen, Groningen, Holanda) , J. Simpson (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, RU), A. M. Swinbank (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Durham, RU), Y. Taniguchi (Universidade Aberta do Japão, Chiba, Japão), E. van Kampen (ESO, Garching, Alemanha), P. Van Der Werf (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda), A. Verma (Oxford Astrophysics, Department of Physics, University of Oxford, Oxford, RU) e T. Yamada (Instituto Astronômico, Universidade de Tohoku, Miyagi, Japão).

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 direção unificadas na construção, gestão 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 ótico 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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Tel.: +551633519797
e-mail: grojas@ufscar.br

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Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, UK
e-mail: j.geach@herts.ac.uk

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1632, 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 Eugênio Reis Neto, do Observatório Nacional/MCTIC. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Eugênio Reis Neto.

Sobre a nota de imprensa

No. da notícia:eso1632pt-br
Nome:LAB-1
Tipo:Early Universe : Cosmology : Morphology : Large-Scale Structure
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope
Science data:2016ApJ...832...37G

Imagens

Simulação de computador de uma Bolha de Lyman-alfa
Simulação de computador de uma Bolha de Lyman-alfa
Infográfico sobre o funcionamento de uma Bolha de Lyman-alfa
Infográfico sobre o funcionamento de uma Bolha de Lyman-alfa
Bolha espacial gigante brilha por dentro
Bolha espacial gigante brilha por dentro
Zoom numa bolha espacial gigante
Zoom numa bolha espacial gigante
Imagem de grande angular do céu em torno de uma bolha espacial gigante
Imagem de grande angular do céu em torno de uma bolha espacial gigante

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Zoom numa bolha espacial gigante
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