Astrônomos usando o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) avistaram a luz de uma enorme galáxia vista apenas 970 milhões de anos após o Big Bang. Esta galáxia, chamado MAMBO-9, é a galáxia empoeirada formadora de estrelas mais distante que já foi observada sem a ajuda de lentes gravitacionais.

Galáxias formadoras de estrelas empoeiradas são os berçários estelares mais intensos do universo. Eles formam estrelas a uma taxa de até alguns milhares de vezes a massa do Sol por ano (a taxa de formação de estrelas da nossa Via Láctea é de apenas três massas solares por ano) e contêm grandes quantidades de gás e poeira. Não se espera que tais galáxias monstruosas tenham se formado no início da história do universo, mas os astrônomos já descobriram vários deles como vistos quando o cosmos tinha menos de um bilhão de anos. Um deles é galaxy SPT0311-58, que o ALMA observou em 2018.

Por causa de seu comportamento extremo, os astrônomos acham que essas galáxias empoeiradas desempenham um papel importante na evolução do universo. Mas encontrá-los é mais fácil dizer do que fazer. "Essas galáxias tendem a se esconder à vista de todos, "disse Caitlin Casey, da Universidade do Texas em Austin e principal autora de um estudo publicado no Astrophysical Journal . "Nós sabemos que eles estão lá fora, mas não são fáceis de encontrar porque a luz das estrelas está escondida em nuvens de poeira. "

A luz do MAMBO-9 já foi detectada há dez anos pelo co-autor Manuel Aravena, usando o instrumento Max-Planck Millimeter BOlometer (MAMBO) no telescópio IRAM de 30 metros na Espanha e o interferômetro Plateau de Bure na França. Mas essas observações não foram sensíveis o suficiente para revelar a distância da galáxia. "Ficamos em dúvida se era real, porque não o encontramos com outros telescópios. Mas se fosse real, tinha que ser muito longe, "diz Aravena, que era então um Ph.D. estudante na Alemanha e atualmente trabalha para a Universidad Diego Portales no Chile.

Graças à sensibilidade do ALMA, Casey e sua equipe agora foram capazes de determinar a distância do MAMBO-9. "Encontramos a galáxia em uma nova pesquisa do ALMA projetada especificamente para identificar galáxias em formação de estrelas empoeiradas no início do universo, "disse Casey." E o que há de especial nesta observação, é que esta é a galáxia empoeirada mais distante que já vimos de forma desobstruída. "

A luz de galáxias distantes é frequentemente obstruída por outras galáxias mais próximas de nós. Essas galáxias na frente funcionam como lentes gravitacionais:elas desviam a luz da galáxia mais distante. Este efeito de lente torna mais fácil para os telescópios localizar objetos distantes (é assim que o ALMA pode ver a galáxia SPT0311-58). Mas também distorce a imagem do objeto, tornando mais difícil distinguir os detalhes.

Neste estudo, os astrônomos viram o MAMBO-9 diretamente, sem lente, e isso lhes permitiu medir sua massa. "A massa total de gás e poeira na galáxia é enorme:dez vezes mais do que todas as estrelas da Via Láctea. Isso significa que ainda não construiu a maioria de suas estrelas, "Casey explicou. A galáxia consiste em duas partes, e está em processo de fusão.

Casey espera encontrar galáxias empoeiradas mais distantes na pesquisa ALMA, que dará uma ideia de como eles são comuns, como essas galáxias massivas se formaram tão cedo no universo, e por que eles estão tão empoeirados. "A poeira é normalmente um subproduto de estrelas moribundas, "disse ela." Esperamos cem vezes mais estrelas do que poeira. Mas o MAMBO-9 ainda não produziu tantas estrelas e queremos descobrir como a poeira pode se formar tão rápido após o Big Bang. "

"Observações com tecnologias novas e mais capazes podem produzir descobertas inesperadas como MAMBO-9, "disse Joe Pesce, Oficial do Programa da National Science Foundation para NRAO e ALMA. "Embora seja um desafio explicar uma galáxia tão massiva tão cedo na história do universo, descobertas como essa permitem que os astrônomos desenvolvam uma compreensão melhorada de, e faça cada vez mais perguntas sobre, o universo."

A luz do MAMBO-9 viajou cerca de 13 bilhões de anos para alcançar as antenas do ALMA (o universo tem aproximadamente 13,8 bilhões de anos hoje). Isso significa que podemos ver como era a galáxia no passado (assista a este vídeo para saber como o ALMA funciona como uma máquina do tempo). Hoje, a galáxia provavelmente seria ainda maior, contendo cem vezes mais estrelas do que a Via Láctea, residindo em um aglomerado de galáxias massivo.