Uma equipe de astrônomos liderados pelos Observatórios da Universidade da Califórnia (UCO) estudou detalhadamente uma galáxia tão tênue e em tais condições que atuou como uma cápsula do tempo, selado logo após o amanhecer de nosso universo apenas para ser aberto pela mais nova tecnologia no Observatório W. M. Keck.

Usando o Keck Cosmic Web Imager (KCWI), a equipe descobriu um bizarro, galáxia ultra-difusa solitária (UDG).

Este transparente, galáxia fantasmagórica, denominado DGSAT I, contradiz a teoria atual sobre a formação de UDGs. Todos os UDGs previamente estudados estiveram em aglomerados de galáxias, que serviu de base para a teoria de que já foram galáxias "normais", mas com o tempo foram transformados em uma bagunça fofa devido a eventos violentos dentro do cluster.

"Parecia haver uma imagem relativamente organizada das origens das galáxias, de espirais a elípticas, e de gigantes a anões, "disse o autor principal Ignacio Martín-Navarro, um bolsista de pós-doutorado na UCO. "Contudo, a recente descoberta de UDGs levantou novas questões sobre o quão completo é esse quadro. Todos os UDGs que foram estudados em detalhes até agora estavam dentro de aglomerados de galáxias:regiões densas de interação violenta onde as características das galáxias no nascimento foram embaralhadas por uma adolescência difícil. "

Os resultados da equipe serão publicados no dia 11 de abril, Edição de 2019 da Avisos mensais da Royal Astronomical Society e agora está disponível online.

Porque DGSAT I é uma rara exceção de um UDG encontrado fora de um cluster, pode fornecer uma janela mais clara para o passado. Não tem havido muita atividade ao seu redor que possa manchar sua composição e evolução. Para descobrir o que fez com que esta galáxia fosse tão esparsa sob a luz das estrelas, a equipe usou KCWI para mapear a composição da galáxia.

"A composição química de uma galáxia fornece um registro das condições ambientais quando ela foi formada, como a forma como os oligoelementos no corpo humano podem revelar hábitos alimentares e exposição a poluentes para uma vida inteira, "disse o co-autor Aaron Romanowsky, astrônomo UCO e professor associado do Departamento de Física e Astronomia da San José State University.

DGSAT Surpreendi os pesquisadores com sua composição química. As galáxias de hoje geralmente têm mais elementos pesados, como ferro e magnésio, em comparação com galáxias antigas nascidas logo após o Big Bang. Mas KCWI revelou que DGSAT I parece ser anêmico; o conteúdo de ferro da galáxia é notavelmente baixo, como se fosse formado de uma nuvem de gás quase intocada que não foi poluída pela morte de supernova de estrelas anteriores. E ainda assim os níveis de magnésio do DGSAT I são normais, consistente com o que os astrônomos esperam encontrar nas galáxias modernas. Isso é estranho porque esses dois elementos são liberados em eventos de supernova; você normalmente não encontra um sem o outro.

“Não entendemos esta combinação de poluentes, mas uma de nossas ideias é que explosões extremas de supernovas fizeram com que a galáxia pulsasse de tamanho durante sua adolescência, de uma forma que retém magnésio preferencialmente ao ferro, "disse Romanowsky.

UDGs são uma classe relativamente nova de galáxias que foram descobertas pela primeira vez em 2015. Eles são tão grandes quanto a Via Láctea, mas têm entre 100 a 1000 vezes menos estrelas do que nossa própria galáxia, tornando-os quase invisíveis e difíceis de estudar.

O KCWI foi projetado para superar esse obstáculo com sua extrema sensibilidade e capacidade de capturar espectros de alta resolução dos objetos mais distantes e fracos em nosso universo, como UDGs.

"Existe apenas um outro instrumento no mundo com as capacidades do KCWI que nos permite medir a composição química de galáxias de baixo brilho superficial, "disse o co-autor Jean Brodie, Professor de Astronomia e Astrofísica na UCO. "Mas aquele fica no hemisfério sul, onde não temos uma boa visão da DGSAT I, que fica no Norte. "

KCWI realiza um tipo de observação chamada espectroscopia de campo integral, que captura dados em 3-D em vez de 2-D. Tradicionalmente, havia duas maneiras de os astrônomos estudarem objetos celestes, tanto por imagem quanto por espectroscopia. Este instrumento quebra a barreira entre os dois. Em uma única observação, KCWI captura tanto a imagem, bem como o espectro de cada pixel da imagem, que revela as propriedades físicas do objeto, como composição, temperatura, velocidade, e mais.

"É para esses tipos de observações que construímos o KCWI; para continuar avançando na fronteira de obter o máximo de informações dos objetos mais fracos, "disse John O'Meara, cientista-chefe do Observatório Keck. "Estamos muito animados para ver quantos objetos mais como DGSAT I podemos estudar com Keck e continuar a transformar nossa compreensão de como as galáxias se formam e mudam com o tempo."

Os pesquisadores planejam usar o KCWI novamente, desta vez para realizar uma observação mais profunda de outro UDG semelhante ao DGSAT I; eles planejam revelar sua composição em maiores detalhes na esperança de desvendar mais dados que possam ajudar os astrônomos a identificar a origem dos UDGs.

"Várias ideias foram apresentadas, do mundano ao exótico. Uma possibilidade intrigante é que algumas dessas galáxias fantasmagóricas são fósseis vivos do amanhecer do universo, quando estrelas e galáxias surgiram em um ambiente muito diferente do de hoje, "disse Romanowsky." O nascimento deles é realmente um mistério fascinante que nossa equipe está trabalhando para resolver. "