À esquerda, uma imagem tirada com o Telescópio Espacial Hubble em luz visível e luz infravermelha, com base nas observações mais profundas do Hubble já obtidas. Ele mostra centenas de galáxias em distâncias diferentes, e que emitiam sua luz cada vez mais para trás no tempo. À direita, a mesma imagem do telescópio ALMA mostrando a poeira nas galáxias do Hubble Ultra Deep Field. Essas observações do ALMA constituem a imagem mais profunda já feita da emissão de poeira de galáxias distantes. Crédito:STScI e ASPECS
Uma equipe internacional de astrônomos, com pesquisadores do Observatório de Leiden desempenhando um papel de liderança, mapeou o combustível para a formação de galáxias no icônico Hubble Ultra Deep Field. Os resultados da pesquisa foram aceitos para publicação em The Astrophysical Journal .
A pesquisa mostra como as galáxias se formaram e como crescem. Também mostra por que o período entre 10 e 13 bilhões de anos atrás representou a idade de ouro para a formação de galáxias.
Os astrônomos trabalharam juntos como parte do programa ASPECS. ASPECS é um dos primeiros grandes projetos internacionais realizados com o telescópio ALMA. Quatro pesquisadores de Leiden tiveram um papel importante no projeto. Os pesquisadores combinaram 200 horas de observações do telescópio ALMA no Chile com a espectroscopia do instrumento MUSE no Very Large Telescope do European Southern Observatory, ESO (também no Chile).
Estudos anteriores mostraram que a formação de estrelas e galáxias atingiu o pico há cerca de 10 bilhões de anos. Mas a causa e o tamanho dessa onda de nascimento permaneceram um mistério até agora. Isso porque os telescópios usados não eram capazes de ver através da poeira e detectar diretamente o combustível para a formação de estrelas. Mas o telescópio ALMA é capaz de fazer exatamente isso.
Matéria-prima para estrelas
Os astrônomos procuraram a linha de emissão de monóxido de carbono no Hubble Ultra Deep Field. A partir disso, eles foram capazes de deduzir a quantidade de hidrogênio molecular, a matéria-prima para a formação de estrelas. Para tornar suas inferências o mais precisas possível, eles precisavam saber o número de elementos pesados no gás, a densidade e temperatura, e a intensidade do campo de radiação que incide sobre o monóxido de carbono. The Leiden Ph.D. O candidato Leindert Boogaard executou essa tarefa usando o instrumento MUSE.
Boogaard diz, "Ao combinar as observações do gás frio com as do gás quente e da luz das estrelas, ganhamos uma visão única das galáxias distantes. Ao combinar essas muitas peças do quebra-cabeça, somos capazes de compreender todo o processo de crescimento e formação da galáxia. "
As galáxias no Hubble Ultra Deep Field com mais combustível foram descobertas principalmente como galáxias normais, com massas estelares médias e taxas de formação estelar. Outras galáxias são as chamadas galáxias starburst, com atividade anormalmente alta de formação de estrelas, ou galáxias quiescentes, com atividade excepcionalmente baixa.
era de ouro
A pesquisa mostra que a quantidade de hidrogênio molecular no universo aumentou continuamente até aproximadamente 10 bilhões de anos atrás, contra 13,8 bilhões de anos atrás, que foi a época do Big Bang. O astrônomo Rychard Bouwens diz, "Então essa foi a idade de ouro da formação de estrelas, com muita matéria-prima necessária para formar novas estrelas e galáxias. Metade das estrelas que ainda existem hoje nasceram durante aquele breve período da história cósmica. "
No futuro, os astrônomos desejam observar as galáxias individuais com mais detalhes. Essa visão detalhada será possível usando o modo de alta resolução dos telescópios ALMA em combinação com as observações do futuro Telescópio Espacial James Webb.
Os resultados são descritos em diversos artigos que foram aceitos para publicação no Astrophysical Journal .
