eso1633pt-br — Nota de imprensa científica

O ALMA explora o Campo Ultra Profundo do Hubble

As observações milimétricas mais profundas obtidas até hoje do Universo primordial

22 de Setembro de 2016

Duas equipes internacionais de astrônomos utilizaram o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para explorar o Universo distante revelado pela primeira vez nas icônicas imagens do Campo Ultra Profundo do Hubble (HUDF, sigla do inglês Hubble Ultra Deep Field). Estas novas observações do ALMA são significativamente mais profundas e nítidas do que rastreios anteriores feitos nos comprimentos de onda milimétricos e mostram claramente a relação inequívoca que existe entre a taxa de formação estelar em galáxias jovens e a sua massa total de estrelas. As observações também igualmente as previamente desconhecidas abundâncias do gás que está formando estrelas em diferentes épocas, fornecendo assim novos conhecimentos sobre a “Idade de Ouro” da formação de galáxias, a qual ocorreu há aproximadamente 10 bilhões de anos.

Os novos resultados do ALMA serão publicados numa série de artigos científicos nas revistas especializadas Astrophysical Journal e Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Os resultados estão também entre os que serão apresentados esta semana na conferência Half a Decade of ALMA (Meia Década com o ALMA), realizada em Palm Springs, Califórnia, nos EUA.

Em 2004, as imagens do Campo Ultra Profundo do Hubble — pioneiras nas observações de campo profundo do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA — foram publicadas. Estas imagens exploravam o céu muito mais profundamente do que o que tinha sido feito até então e revelavam uma enorme quantidade e variedade de galáxias que podiam ser vistas até menos de em bilhão de anos depois do Big Bang. Esta área do céu foi observada várias vezes pelo Hubble e por muitos outros telescópios, o que resultou na imagem mais profunda do Universo obtida até então.

Astrônomos usaram agora o ALMA para mapear, pela primeira vez na região dos comprimentos de onda do milímetro, esta janela para o Universo distante, correspondente uma área do céu aparentemente comum mas muito estudada [1]. Este mapeamento foi feito de modo profundo e bastante nítido, o que permitiu observar o fraco brilho emitido pelas nuvens de gás e também a emissão da poeira quente existente nas galáxias do Universo primordial.

O ALMA observou o HUDF cerca de 50 horas no total até agora, o que corresponde à maior quantidade de tempo de observação do ALMA passado numa única região do céu.

Uma das equipes, liderada por Jim Dunlop (University of Edinburgh, Reino Unido), utilizou o ALMA para obter a primeira imagem profunda e homogênea de uma região tão grande como o HUDF. Estes dados permitiram ajustar claramente as galáxias detectadas pelo ALMA com objetos já observados pelo Hubble ou por outras infraestruturas.

Este estudo mostrou claramente pela primeira vez que a massa estelar de uma galáxia é o fator que melhor prevê a taxa de formação estelar no Universo a elevado desvio para o vermelho. A equipe detectou essencialmente todas as galáxias de elevada massa [2] e virtualmente mais nada.

Jim Dunlop, autor principal do artigo científico que descreve as imagens profundas enfatiza a importância desta descoberta: “Este é um avanço revolucionário, pois pela primeira vez conseguimos ligar claramente as imagens visíveis e ultravioletas do Universo distante observadas pelo Hubble com as imagens  no infravermelho longínquo e milímetro obtidas com o ALMA.”

A segunda equipe, liderada por Manuel Aravela do Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago do Chile, e por Fabian Walter do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, na Alemanha, conduziu uma busca mais profunda em cerca de um sexto do campo total do HUDF [3].

Realizamos a primeira busca tridimensional feita "às cegas" de gás frio no Universo primordial,” disse Chris Carilli, astrônomo do National Radio Astronomy Observatory (NRAO), em Socorro, Novo Mexico, EUA, e membro da equipe de pesquisadores. “Deste modo, descobrimos uma população de galáxias que não apareceu de forma nada evidente em qualquer outro rastreio profundo do céu.[4]

Algumas das novas observações ALMA foram especificamente concebidas para detectar galáxias ricas em monóxido de carbono, o qual indica regiões onde se prepara a formação estelar. Estes reservatórios de gás molecular, que dão origem a formação estelar nas galáxias, são muitas vezes difíceis de detectar com o Hubble. O ALMA pode por isso ajudar a revelar a “metade que falta” do processo de formação e evolução das galáxias.

Os novos resultados do ALMA apontam para um rápido aumento no conteúdo de gás das galáxias à medida que olhamos para trás no tempo,” acrescenta o autor principal de dois dos artigos científicos que descrevem estes resultados, Manuel Aravela. “Este aumento do conteúdo de gás é provavelmente a causa principal do aumento das taxas de formação estelar durante a época principal de formação de galáxias, a qual ocorreu há cerca de 10 bilhões de anos atrás.”

Os resultados apresentados hoje são apenas o início de uma série de observações futuras do ALMA para investigar o Universo distante. Por exemplo, está planejada uma campanha de observação de 150 horas do HUDF para termos mais indícios sobre a potencial história de formação estelar no Universo.

Ao aumentar o nosso conhecimento sobre este material que forma estrelas, anteriormente desconhecido, o Grande Programa do ALMA previsto poderá nos dar uma visão completa das galáxias existentes no icônico Campo Ultra Profundo do Hubble,” conclui Fabian Walter.

Notas

[1] Os astrônomos escolheram especificamente o HUDF — uma região do espaço situada na tênue constelação austral da Fornalha — como área de estudo, de modo a que telescópios terrestres colocados no hemisfério sul, como é o caso do ALMA, pudessem observar a região, expandindo assim o nosso conhecimento do Universo muito longínquo.

Investigar o Universo profundo opticamente invisível era um dos principais objetivos científicos do ALMA.

[2] Neste contexto, “elevada massa” significa galáxias com massas estelares maiores que 20 bilhões de massas solares. Em termos de comparação, a Via Láctea, que é uma galáxia grande, tem aproximadamente uma massa de 100 bilhões de massas solares.

[3] Esta região do céu é cerca de 700 vezes menor que a área do disco da Lua Cheia vista a partir da Terra. Um dos aspectos mais surpreendentes do HUDF foi o vasto número de galáxias encontradas numa fração tão pequena do céu.

[4] A capacidade do ALMA em observar uma região do espectro electromagnético completamente diferente da do Hubble, permite aos astrônomos estudar diferentes tipos de objetos astronômicos, tais como nuvens a formar estrelas e objetos que, de outro modo, seriam demasiado fracas para poderem ser observados no visível, mas que podem ser observados nos comprimentos de onda milimétricos.

Esta busca é “cega” no sentido em que não se focou em nenhum objeto em particular.

As novas observações do ALMA do HUDF incluem dois tipos distintos, mas complementares, de dados: observações de contínuo, que revelam a emissão da poeira e a formação estelar, e um rastreio de linhas de emissão espectrais, que mostram o gás molecular frio que alimenta a formação estelar. O segundo rastreio é particularmente valioso porque inclui informação relativa à quantidade de desvio para o vermelho que a radiação emitida por objetos distantes sofre, devido à expansão do Universo. Um maior desvio para o vermelho significa que um objeto se encontra mais afastado e por isso estamos a observá-lo mais longe no passado. Este aspecto permite aos astrônomos criar mapas tridimensionais do gás de formação estelar, traçando assim a sua evolução no tempo cósmico.

Mais Informações

Este trabalho foi descrito em vários artigos científicos intitulados:

  1. “A deep ALMA image of the Hubble Ultra Deep Field”, de J. Dunlop et al., que será publicado na revista especializada Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
  2. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Search for the [CII] Line and Dust Emission in 6 < z < 8 Galaxies”, de M. Aravena et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.
  3. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Molecular Gas Reservoirs in High-Redshift Galaxies”, de R. Decarli et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.
  4. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: CO Luminosity Functions and the Evolution of the Cosmic Density of Molecular Gas”, de R. Decarli et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.
  5. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Continuum Number Counts, Resolved 1.2-mm Extragalactic Background, and Properties of the Faintest Dusty Star Forming Galaxies”, de M. Aravena et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.
  6. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Survey Description”, de F. Walter et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.
  7. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: the Infrared excess of UV-selected z= 2-10 Galaxies as a Function of UV-continuum Slope and Stellar Mass”, de R. Bouwens et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.
  8. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Implication for spectral line intensity mapping at millimeter wavelengths and CMB spectral distortions”, de C. L. Carilli et al. que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal.

As equipes são compostas por:

M. Aravena (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), R. Decarli (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Alemanha), F. Walter (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Alemanha; Astronomy Department, California Institute of Technology, EUA; NRAO, Pete V. Domenici Array Science Center, EUA), R. Bouwens (Observatório de Leiden, Leiden, Holanda; UCO/Lick Observatory, Santa Cruz, EUA), P.A. Oesch (Astronomy Department, Yale University, New Haven, EUA), C.L. Carilli (Observatório de Leiden, Leiden, Holanda; Astrophysics Group, Cavendish Laboratory, Cambridge, RU), F.E. Bauer (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Instituto de Astrofísica Millennium, Chile; Space Science Institute, Boulder, EUA), E. Da Cunha (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Austrália; Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Austrália), E. Daddi (Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Université Paris Diderot, Orme des Merisiers, França), J. Gónzalez-López (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), R.J. Ivison (Observatório Europeu do Sul, Garching bei München, Alemanha; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, RU), D.A. Riechers (Cornell University, 220 Space Sciences Building, Ithaca, EUA), I. Smail (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Durham, RU), A.M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Durham, RU), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Alemanha), T. Anguita (Departamento de Ciencias Físicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile; Instituo de Astrofísica Millennium, Chile), R. Bacon (Université Lyon 1, Saint Genis Laval, França), E. Bell (Department of Astronomy, University of Michigan, EUA), F. Bertoldi (Instituto de Astronomia Argelander, Universidade de Bona, Bona, Alemanha), P. Cortes (Observatório ALMA  - ESO, Santiago, Chile; NRAO, Pete V. Domenici Array Science Center, EUA), P. Cox (Observatório ALMA - ESO, Santiago, Chile), J. Hodge (Observatório de Leiden, Leiden, Holanda), E. Ibar (Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso, Valparaiso, Chile), H. Inami (Université Lyon 1, Saint Genis Laval, França), L. Infante (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), A. Karim (Instituto de Astronomia Argelander, Universidade de Bona, Bona, Alemanha), B. Magnelli (Instituto de Astronomia Argelander, Universidade de Bonn, Bonn, Alemanha), K. Ota (Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Cambridge, RU; Cavendish Laboratory, University of Cambridge, RU), G. Popping (Observatório Europeu do Sul, Garching bei München, Alemanha), P. van der Werf (Observatório de Leiden, Leiden, Holanda), J. Wagg (SKA Organization, Cheshire, UK), Y. Fudamoto (Observatório Europeu do Sul, Garching bei München, Alemanha; Universität-Sternwarte München, München, Alemanha), D. Elbaz (Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Universite Paris Diderot, França), S. Chapman (Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canadá), L.Colina (ASTRO-UAM, UAM, Unidad Asociada CSIC, Espanha), H.W. Rix (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Alemanha), Mark Sargent (Astronomy Centre, University of Sussex, Brighton, RU), Arjen van der Wel (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Alemanha).

K. Sheth (NASA Headquarters, Washington DC, EUA), Roberto Neri (IRAM, Saint-Martin d’Hères, França), O. Le Fèvre (Aix Marseille Université, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, França), M. Dickinson (Steward Observatory, University of Arizona, EUA), R. Assef (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), I. Labbé (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Holanda), S. Wilkins (Astronomy Centre, University of Sussex, Brighton, RU), J.S. Dunlop (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Reino Unido), R.J. McLure (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Reino Unido), A.D. Biggs (ESO, Garching, Alemanha), J.E. Geach (University of Hertfordshire, Hatfield, United Kingdom), M.J. Michałowski (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Reino Unido), W. Rujopakarn (Universidade de Chulalongkorn, Bancoque, Tailândia), E. van Kampen (ESO, Garching, Alemanha), A. Kirkpatrick (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, EUA), A. Pope (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, EUA), D. Scott (University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canadá), T.A. Targett (Sonoma State University, Rohnert Park, California, EUA), I. Aretxaga (Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electronica, México), J.E. Austermann (NIST Quantum Devices Group, Boulder, Colorado, EUA), P.N. Best (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Reino Unido), V.A. Bruce (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Reino Unido), E.L. Chapin (Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council Canada, Victoria, Canadá), S. Charlot (Sorbonne Universités, UPMC-CNRS, UMR7095, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, França), M. Cirasuolo (ESO, Garching, Alemanha), K.E.K. Coppin (University of Hertfordshire, College Lane, Hatfield, Reino Unido), R.S. Ellis (ESO, Garching, Alemanha), S.L. Finkelstein (The University of Texas at Austin, Austin, Texas, EUA), C.C. Hayward (California Institute of Technology, Pasadena, California, EUA), D.H. Hughes (Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electronica, México), S. Khochfar (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Reino Unido), M.P. Koprowski (University of Hertfordshire, College Lane, Hatfield, Reino Unido), D. Narayanan (Haverford College, Haverford, Pennsylvania, EUA), C. Papovich (Texas A & M University, College Station, Texas, EUA), J.A. Peacock (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Reino Unido), B. Robertson (University of California, Santa Cruz, Santa Cruz, California, EUA), T. Vernstrom (Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canadá), G.W. Wilson (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, EUA) e M. Yun (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, EUA).

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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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1633, 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.

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O ALMA explora o Campo Ultra Profundo do Hubble
O ALMA explora o Campo Ultra Profundo do Hubble
O ALMA explora o Campo Ultra Profundo do Hubble
O ALMA explora o Campo Ultra Profundo do Hubble
O Campo Extremamente Profundo do Hubble
O Campo Extremamente Profundo do Hubble
Imagem profunda do ALMA de parte do Campo Ultra Profundo do Hubble
Imagem profunda do ALMA de parte do Campo Ultra Profundo do Hubble
Imagem profunda do ALMA de parte do Campo Ultra Profundo do Hubble
Imagem profunda do ALMA de parte do Campo Ultra Profundo do Hubble

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O ALMA explora o Campo Ultra Profundo do Hubble
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