p O céu noturno é uma máquina do tempo natural, usado por cosmologistas para explorar as origens e a evolução do universo. Alcançando as profundezas do passado, uma classe de alunos de graduação da Universidade de Chicago procurou fazer o mesmo - e descobriu uma galáxia extraordinariamente distante no início do cosmos. p A luz emitida por objetos celestes distantes leva muito tempo para chegar aos observadores do lado da Terra. Isso significa que as estrelas e galáxias que vemos no céu nos parecem como teriam existido milhões, ou mesmo bilhões, de anos atrás.

p A luz da galáxia descoberta vem de uma época em que o universo tinha apenas 1,2 bilhão de anos, cerca de um décimo de sua idade atual. Neste ponto, a jovem galáxia já havia acumulado uma massa impressionantemente comparável à versão atual de nossa galáxia, a via Láctea.

p "Esta galáxia que observamos, olhando para o passado e para trás, já está crescido. Já formou quase as estrelas da Via Láctea, "disse Michael Gladders, um professor no departamento de astronomia e astrofísica da UChicago. "É bastante maduro, mas em um estágio muito anterior do universo. "

p A descoberta foi um marco na primeira iteração de um curso de campo desenvolvido para o novo curso de astrofísica oferecido pela UChicago. Os alunos da turma de dois quartos formaram uma nova colaboração de pesquisa, COOL-LAMPS, e pesquisou bancos de dados públicos de imagens em busca de galáxias com lentes. A descoberta notável foi confirmada por observações de instrumentos terrestres:os Telescópios Magellan no Chile e o telescópio Gemini North no Havaí.

p "Telescópio da natureza '

p Uma galáxia com lente é aquela cuja luz emitida foi dobrada pela gravidade de um objeto massivo situado entre a galáxia e o ponto de observação. Este efeito, conhecido como lente gravitacional, cria um distorcido, imagem semelhante a um arco da galáxia com um brilho intensamente ampliado.

p Gladders, que ministrou o curso de campo no primeiro semestre de 2020, chama as lentes gravitacionais de 'telescópio da natureza. "" É raro, forma peculiar de foco e ampliação que nos permite estudar galáxias com muito mais detalhes do que normalmente poderíamos, " ele disse.

p A luz da galáxia descoberta foi tão fortemente ampliada por um aglomerado de outras galáxias em seu primeiro plano que rivalizava com as imagens do céu tiradas do espaço.

p "Este era um telescópio terrestre que coletava dados deste arco absolutamente lindo, "disse Gourav Khullar, um UChicago Ph.D. candidato que serviu como assistente de ensino para o curso de campo e é o primeiro autor do artigo que descreve os resultados. "É aproximadamente cem vezes mais brilhante do que as imagens clássicas de galáxias igualmente distantes do Telescópio Espacial Hubble!"

p Um estudo abrangente das populações estelares desta galáxia, realizado pelos alunos colaboradores, concluiu ao perceber que esta era a galáxia com lentes mais brilhantes já observada neste período de tempo do universo primitivo.

p Sem lentes gravitacionais, no entanto, a galáxia distante pareceria muito mais escura, se visível em tudo.

p "O arco foi ampliado pela lente intermediária de tal forma que é extremamente brilhante, "disse Khullar." Mas uma versão sem lente da galáxia não seria assim; seria muito mais tênue e nem um pouco detectável pelas atuais instalações terrestres. "

p Empurrando a pandemia

p O curso de campo foi projetado para fornecer aos graduados em astrofísica uma vida real, oportunidade de pesquisa de ponta. Originalmente modesto em ambição, Os Gladders convenceram o departamento e a faculdade a investir em uma experiência de campo completa, incluindo uma visita aos Telescópios de Magalhães para participar de observações astronômicas durante as férias de primavera.

p Mas a pandemia de coronavírus frustrou esses planos, arrancando o que se pretendia ser a experiência central da classe.

p "Tudo estava reservado, "disse Gladders." Eu já tinha organizado viagens para outros locais de observatório, locais de construção para ver os telescópios que estavam sendo construídos, e ver o próprio Chile. "

p Em meio a tempos sombrios, os alunos do COOL-LAMPS continuaram com a varredura de dados do céu público, finalmente alcançando sua iluminada descoberta galáctica.

p "Para mim, foi um choque termos encontrado algo tão importante, "disse Emily Sisco, um estudante de astrofísica do quarto ano que participou do curso de campo durante o último ano acadêmico. "Todo o trabalho que estávamos fazendo conduzia até aquele momento, mas eu ainda estava chocado! "

p Os primeiros resultados intrigantes encorajaram a colaboração do COOL-LAMPS a buscar tempo de observação para uma segunda onda de estudos. Planos estão definidos para observar a galáxia usando telescópios terrestres no Novo México e na Europa, bem como dois telescópios espaciais em órbita da NASA, Hubble e o Observatório de Raios-X Chandra.

p "Com imagens de alta resolução do espaço, astrônomos serão capazes de resolver a estrutura desta galáxia, "disse Ezra Sukay, que se juntou à colaboração COOL-LAMPS como estudante do terceiro ano na faculdade. "Isso vai revelar detalhes sobre a formação de estrelas em galáxias muito massivas no início do universo."

p Gladders esperava que a classe fosse bem-sucedida de alguma forma, mas não antecipou uma galáxia tão excepcionalmente brilhante, bem no tempo, ou maduro como o que foi descoberto. "É absolutamente fantástico, "Ele disse." Estou tão orgulhoso deles - eles fizeram um trabalho realmente excelente. "

p Em janeiro, Os Gladders começarão a ensinar uma segunda versão do curso de campo, adicionando novos alunos ao COOL-LAMPS que continuarão a sondar a formação e evolução das galáxias ao longo do tempo cósmico.

p "Um dos grandes objetivos do estudo do cosmos é responder à questão fundamental de onde viemos, "disse Gladders." Nós como uma espécie, mas também o planeta em que vivemos, o sistema solar em que o planeta está, e a galáxia em que nosso sistema solar está.

p "Estamos atendendo a esse profundo desejo de entender de onde tudo vem e, finalmente, como nos encaixamos? "

p COOL-LAMPS é a abreviatura de ChicagO Optically-selected strong Lenses — Localizadas nas Margens de Pesquisas Públicas.