Galáxias antigas do estudo são visíveis para ALMA (direita), mas não para o Hubble (esquerda). Crédito:(c) 2019 Wang et al.
Os astrônomos usaram o poder combinado de vários observatórios astronômicos ao redor do mundo e no espaço para descobrir um tesouro de galáxias massivas antigas até então desconhecidas. Esta é a primeira descoberta múltipla desse tipo, e tal abundância deste tipo de galáxia desafia os modelos atuais do universo. Essas galáxias também estão intimamente conectadas com buracos negros supermassivos e a distribuição de matéria escura.
O Telescópio Espacial Hubble ofereceu acesso sem precedentes ao universo nunca antes visto, mas mesmo ele é cego para algumas das peças mais fundamentais do quebra-cabeça cósmico. Astrônomos do Instituto de Astronomia da Universidade de Tóquio queriam observar objetos que eles suspeitavam que estavam lá, mas que Hubble não pôde revelar. As novas gerações de observatórios astronômicos finalmente revelaram o que procuravam.
"Esta é a primeira vez que uma população tão grande de galáxias massivas foi confirmada durante os primeiros 2 bilhões de anos da vida de 13,7 bilhões de anos do universo. Estas eram anteriormente invisíveis para nós, "disse o pesquisador Tao Wang." Esta descoberta contraria os modelos atuais para aquele período de evolução cósmica, e ajudará a adicionar alguns detalhes, que estavam faltando até agora. "
Mas como pode algo tão grande como uma galáxia ser invisível para começar?
"A luz dessas galáxias é muito fraca, com comprimentos de onda longos invisíveis aos nossos olhos e indetectáveis pelo Hubble, "explicou o professor Kotaro Kohno." Então, optamos pelo Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), o que é ideal para visualizar esse tipo de coisa. Eu tenho uma longa história com essa instalação, e por isso sabia que traria bons resultados. "
Algumas das 66 antenas de radiotelescópio que compõem o ALMA. Crédito:(c) 2019 Kohno et al.
Mesmo que essas galáxias fossem as maiores de seu tempo, sua luz não é apenas fraca, mas também esticada devido à sua imensa distância. À medida que o universo se expande, a luz que passa torna-se esticada, então a luz visível fica mais longa, eventualmente se tornando infravermelho. A quantidade de alongamento permite aos astrônomos calcular a que distância algo está, que também revela há quanto tempo a luz foi emitida pelo objeto.
"Foi difícil convencer nossos colegas de que essas galáxias eram tão antigas quanto suspeitávamos. Nossas suspeitas iniciais sobre sua existência vieram dos dados infravermelhos do Telescópio Espacial Spitzer, "disse Wang." Mas o ALMA tem olhos afiados, e revela detalhes em comprimentos de onda submilimétricos, os melhores comprimentos de onda para perscrutar através da poeira presente no universo primitivo. Mesmo assim, foram necessários mais dados do imaginativamente denominado Very Large Telescope no Chile para realmente provar que estávamos vendo galáxias massivas antigas onde nenhuma havia sido vista antes. "
Outra razão pela qual essas galáxias parecem tão fracas é porque galáxias maiores, mesmo nos dias atuais, tendem a ser envoltos em poeira, o que os obscurece mais do que seus irmãos galácticos menores.
E o que implica a descoberta dessas galáxias massivas?
"Quanto maior a massa de uma galáxia, quanto mais massivo for o buraco negro supermassivo em seu coração. Portanto, o estudo dessas galáxias e sua evolução nos dirá mais sobre a evolução dos buracos negros supermassivos, também, "disse Kohno." Galáxias massivas também estão intimamente conectadas com a distribuição de matéria escura invisível. Isso desempenha um papel na formação da estrutura e distribuição das galáxias. Pesquisadores teóricos precisarão atualizar suas teorias agora. "
Professor Kotaro Kohno. Crédito:(c) Rohan Mehra 2019 - Divisão de Relações Públicas Estratégicas
Os astrônomos também estão interessados em como essas 39 galáxias diferem das nossas. Se nosso sistema solar estivesse dentro de um deles e você olhasse para o céu em uma noite clara, você veria algo bem diferente do padrão familiar da Via Láctea.
"Por uma coisa, o céu noturno pareceria muito mais majestoso. A maior densidade de estrelas significa que haveria muito mais estrelas próximas, parecendo maiores e mais brilhantes, "explicou Wang." Mas, inversamente, a grande quantidade de poeira significa que estrelas distantes seriam muito menos visíveis, portanto, o plano de fundo para essas estrelas próximas brilhantes pode ser um vasto vazio escuro. "
Como esta é a primeira vez que tal população de galáxias foi descoberta, as implicações de seu estudo só agora estão sendo percebidas. Pode haver muitas surpresas ainda por vir.
"Essas galáxias gigantescas são invisíveis em comprimentos de onda ópticos, então é extremamente difícil fazer espectroscopia, uma forma de investigar as populações estelares e a composição química das galáxias. ALMA não é bom nisso, e precisamos de algo mais, "concluiu Wang." Estou ansioso por observatórios futuros, como o telescópio espacial James Webb, baseado no espaço, para nos mostrar do que essas feras primordiais são realmente feitas. "