Como as galáxias se formam e evoluem? E como os buracos negros supermassivos centrais se formam nas galáxias e influenciam seus hospedeiros? Essas são duas das grandes perguntas que os astrônomos do Tufts esperam responder quando começarem a usar um novo, instrumento altamente sensível que deve entrar em operação em alguns anos em um telescópio histórico no Havaí.

Danilo Marchesini e Anna Sajina, ambos professores associados, fazem parte de um grande grupo internacional responsável pela construção do Espectrógrafo de Foco Prime (PFS) de última geração, que estará localizado no cume do Mauna Kea, Havaí.

O PFS irá empregar 2, 400 fibras ópticas no topo do telescópio Subaru de 8,2 metros existente, permitindo que ele faça exposições simultâneas de 2, 400 objetos astronômicos no céu noturno. Esses dados serão alimentados em quatro espectrógrafos, cada uma ligada a 600 fibras ópticas. Os espectrógrafos separam a luz em seus diferentes comprimentos de onda, coleta de informações sobre a luz que é invisível a olho nu. "Eles são feitos basicamente de três câmeras:uma câmera ultravioleta, uma câmera ótico-visual, e uma câmera quase infravermelha, "disse Marchesini.

Os testes começarão em 2020, e espera-se que o PFS esteja totalmente online no final de 2021 ou início de 2022. A equipe multinacional que está construindo o instrumento é liderada por cientistas japoneses, Taiwanês, Brasileiro, Chinês, Francês, e instituições dos EUA, incluindo CalTech, Universidade Johns Hopkins, e Princeton.

A Tufts faz parte do Grupo de Participação do Nordeste PFS (NEPG), cujos outros membros são professores da Universidade de Connecticut, a Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, Universidade Columbia, e a Universidade de Pittsburgh. Marchesini é o presidente do NEPG e o representa como membro do comitê de direção da PFS.

Fazer parte da equipe PFS significa que os astrônomos do Tufts têm garantidos cerca de 300 a 350 noites de acesso ao instrumento durante um período de cerca de cinco ou seis anos para uma série de experimentos de pesquisa, e terá acesso imediato aos dados gerados. Enquanto Sajina e Marchesini estão estudando a formação de galáxias e ativamente agregando buracos negros supermassivos, outros grupos irão explorar as origens da matéria escura e da energia escura, bem como a história de nossa Via Láctea e suas galáxias satélites.

Na astronomia, o acesso a esses novos instrumentos é muito procurado, disse Marchesini. "Com Anna e eu fazendo parte da PFS, cada um de nós basicamente tem quatro membros juniores em nosso grupo de pesquisa com o mesmo número ilimitado, acesso irrestrito aos dados, que inclui pós-docs, estudantes de graduação, e alunos de graduação, "disse Marchesini.

Isso expande muito as oportunidades para alunos e pós-doutorandos da Tufts, quem terá acesso aos dados gerados pelo PFS e quem também poderá participar de outras áreas de pesquisa do PFS. "Há um novo mundo de ciência que pode ser feito aqui na Tufts que antes não estava disponível internamente, "disse Marchesini.

Fazer parte do PFS e ter tantas noites garantidas de dados também ajudará na busca de financiamento para outras pesquisas astronômicas. “Porque já temos dados garantidos, não temos que provar à agência de financiamento que seremos capazes de obter esses dados de última geração, "Disse Marchesini.

Ele observou que ter esse acesso ao PFS já se mostrou benéfico. Sajina, que está em licença sabática neste semestre fazendo pesquisas na CalTech, é o principal investigador em um projeto de pesquisa usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, que foi financiado em parte com base em sua participação no PFS.

Buracos negros supermassivos e a evolução das galáxias

Sajina e Marchesini já têm planos detalhados para suas noites no PFS. Seu primeiro objetivo é usá-lo para entender como as galáxias se formam e evoluem, e em particular como buracos negros supermassivos no centro das galáxias afetam a evolução de todas as galáxias. Eles estão olhando para o que é chamado de núcleos galácticos ativos - quando o material cai nos buracos negros supermassivos e emite grandes quantidades de radiação ao fazer isso.

Eles usarão pelo menos 100 noites para estudar a conexão entre esses núcleos galácticos ativos e a evolução das galáxias. Fazer isso, eles vão olhar para a luz da parte do espectro que está ligada ao que é chamado de meio-dia cósmico, o período de formação estelar ativa no universo há cerca de 10 bilhões de anos.

Eles também vão ver como as galáxias param sua formação estelar - "por exemplo, os mecanismos físicos para extinguir a formação estelar, transformando-os de galáxias ativamente formadoras de estrelas em galáxias quiescentes, "disse Marchesini.

Eles também esperam aprender como o ambiente de uma galáxia a afeta. As galáxias não são distribuídas uniformemente no universo - há "uma espécie de distribuição de galáxias em teia de aranha, com filamentos, "Disse Marchesini." Quando esses filamentos se juntam, você tem aglomerados de galáxias. Uma grande questão é como esse ambiente geral de grandes estruturas afeta a evolução da galáxia. O PFS nos permitirá investigar isso, pela primeira vez, ao meio-dia cósmico. "