p Os astrônomos encontraram uma enorme, bolha brilhante de gás no universo distante, sem nenhuma fonte óbvia de energia para a luz que está emitindo. Chamada de "enorme nebulosa Lyman-alfa" (ELAN), é o mais brilhante e está entre os maiores desses objetos raros, apenas um punhado dos quais foram observados. p ELANs são enormes bolhas de gás que cercam e se estendem entre as galáxias no meio intergaláctico. Eles são considerados partes da rede de filamentos que conectam galáxias em uma vasta teia cósmica. ELANs previamente descobertos são provavelmente iluminados pela intensa radiação de quasares, mas não está claro o que está fazendo com que o gás hidrogênio na nebulosa recém-descoberta emita radiação Lyman-alfa (um comprimento de onda característico da luz absorvida e emitida por átomos de hidrogênio).

p A nebulosa recém-descoberta foi encontrada a uma distância de 10 bilhões de anos-luz no meio de uma região com uma concentração extraordinária de galáxias. Os pesquisadores descobriram esta densidade enorme de galáxias antigas, chamado de "protocluster, "por meio de um novo projeto de pesquisa liderado por Zheng Cai, um Hubble Postdoctoral Fellow na UC Santa Cruz.

p "Nossa pesquisa não estava tentando encontrar nebulosas. Estamos procurando os ambientes mais densos no início do universo, as grandes cidades onde há muitas galáxias, "disse Cai." Encontramos esta enorme nebulosa no meio do protocluster, perto do pico de densidade. "

p Cai é o primeiro autor de um artigo sobre a descoberta aceita para publicação no Astrophysical Journal e disponível online em arxiv.org/abs/1609.04021. Seu projeto de pesquisa é chamado de Mapeamento das Sobredensidades Mais Massivas através do Hidrogênio (MAMMOTH), e o ELAN recém-descoberto é conhecido como MAMMOTH-1.

p Coautor J. Xavier Prochaska, professor de astronomia e astrofísica na UC Santa Cruz, os referidos ELANs previamente descobertos foram detectados em pesquisas de quasar. Nesses casos, a intensa radiação de um quasar iluminou o gás hidrogênio na nebulosa, fazendo com que emita radiação Lyman-alfa. A equipe de Prochaska descobriu o primeiro ELAN, apelidada de "Nebulosa da Lesma, "em 2014. MAMMOTH-1 é o primeiro não associado a um quasar visível, ele disse.

p "É extremamente brilhante, e é provavelmente maior do que a Nebulosa Lesma, mas não há nada mais visível, exceto a mancha tênue de uma galáxia. Portanto, é um fenômeno extremamente energético sem uma fonte de energia óbvia, "Prochaska disse.

p Igualmente impressionante é o enorme protocluster em que reside, ele disse. Protoclusters são os precursores dos aglomerados de galáxias, que consistem em centenas a milhares de galáxias unidas pela gravidade. Como os protoclusters estão espalhados por uma área muito maior do céu, eles são muito mais difíceis de encontrar do que aglomerados de galáxias.

p O protocluster que hospeda a nebulosa MAMMOTH-1 é enorme, com uma concentração excepcionalmente alta de galáxias em uma área de cerca de 50 milhões de anos-luz de diâmetro. Por estar tão longe (10 bilhões de anos-luz), os astrônomos estão, na verdade, olhando para trás no tempo para ver o protocluster como era há 10 bilhões de anos, ou cerca de 3 bilhões de anos após o big bang, durante a época de pico da formação da galáxia. Depois de evoluir por mais 10 bilhões de anos, este protocluster seria hoje um aglomerado de galáxias maduro, talvez apenas um milhão de anos-luz de diâmetro, tendo colapsado em uma área muito menor, Prochaska disse.

p O modelo cosmológico padrão de formação de estrutura no universo prevê que as galáxias estão inseridas em uma teia cósmica de matéria, a maior parte é matéria escura invisível. O gás que colapsa para formar galáxias e estrelas traça a distribuição da matéria escura e se estende além das galáxias ao longo dos filamentos da teia cósmica. A nebulosa MAMMOTH-1 parece ter uma estrutura filamentar que se alinha com a distribuição da galáxia na estrutura de grande escala do protocluster, apoiando a ideia de que ELANs são segmentos iluminados da teia cósmica, Cai disse.

p "A partir da distribuição das galáxias, podemos inferir onde estão os filamentos da teia cósmica, e a nebulosa está perfeitamente alinhada com essa estrutura, " ele disse.

p Cai e seus co-autores consideraram vários mecanismos possíveis que poderiam estar alimentando a emissão Lyman-alfa da nebulosa. As explicações mais prováveis ​​envolvem radiação ou fluxos de um núcleo galáctico ativo (AGN) que está fortemente obscurecido pela poeira, de modo que apenas uma fonte tênue pode ser vista associada à nebulosa. Um AGN é alimentado por um buraco negro supermassivo que se alimenta ativamente de gás no centro de uma galáxia, e geralmente é uma fonte de luz extremamente brilhante (os quasares são os AGNs mais luminosos na luz visível).

p A radiação intensa de um AGN pode ionizar o gás ao seu redor (chamado de fotoionização), e este pode ser um mecanismo em funcionamento no MAMMOTH-1. Quando o hidrogênio ionizado na nebulosa se recombina, ele emitirá radiação Lyman-alfa. Outro mecanismo possível que alimenta as emissões de Lyman-alpha é o aquecimento por choque por uma saída de gás poderosa do AGN.

p Os pesquisadores descreveram várias linhas de evidências que apoiam a existência de um AGN oculto que energiza a nebulosa, incluindo a dinâmica do gás e as emissões de outros elementos além do hidrogênio, notavelmente hélio e carbono.

p "Tem todas as características de um AGN, mas não vemos nada em nossas imagens ópticas. Imagino que haja um quasar tão obscurecido pela poeira que a maior parte de sua luz está oculta, "Prochaska disse.