Um esquema dos resultados desta pesquisa. O ALMA revelou uma galáxia até então desconhecida, uma vez que está enterrada na poeira (impressão do artista no canto superior direito) em uma região onde o Telescópio Espacial Hubble não podia ver nada (esquerda). Os pesquisadores descobriram por acaso a nova galáxia oculta enquanto observavam uma galáxia jovem típica já bem conhecida (impressão do artista no canto inferior direito). Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA
Quando os astrônomos perscrutam profundamente o céu noturno, eles observam como era o universo há muito tempo. Porque a velocidade da luz é finita, estudar as galáxias observáveis mais distantes nos permite vislumbrar bilhões de anos no passado, quando o universo era muito jovem e as galáxias tinham acabado de começar a formar estrelas. Estudar esse "universo primitivo" é uma das últimas fronteiras da astronomia e é essencial para a construção de modelos astrofísicos precisos e consistentes. Um objetivo principal dos cientistas é identificar todas as galáxias no primeiro bilhão de anos da história cósmica e medir a taxa na qual as galáxias estavam crescendo formando novas estrelas.
Vários esforços foram feitos nas últimas décadas para observar galáxias distantes, que são caracterizados por emissões eletromagnéticas que se tornam fortemente desviados para o vermelho (desviados para comprimentos de onda mais longos) antes de chegar à Terra. Até aqui, nosso conhecimento das primeiras galáxias tem se baseado principalmente em observações com o Telescópio Espacial Hubble (HST) e grandes telescópios terrestres, que sondam sua emissão ultravioleta (UV). Contudo, recentemente, astrônomos começaram a usar a capacidade única do telescópio Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) para estudar galáxias distantes em comprimentos de onda submilimétricos. Isso poderia ser particularmente útil para estudar galáxias empoeiradas perdidas nos levantamentos HST devido à emissão de UV de absorção de poeira. Uma vez que o ALMA observa em comprimentos de onda submilimétricos, ele pode detectar essas galáxias observando as emissões de poeira.
Em um grande programa em andamento chamado REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey), astrônomos estão usando o ALMA para observar as emissões de 40 galáxias-alvo no amanhecer cósmico. Usando este conjunto de dados, eles descobriram recentemente que as regiões ao redor de algumas dessas galáxias contêm mais do que aparenta.
Ao analisar os dados observados para duas galáxias REBELS, Dr. Yoshinobu Fudamoto, do Instituto de Pesquisa em Ciência e Engenharia da Universidade Waseda, Japão, e o Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), notou forte emissão por poeira e carbono ionizado isoladamente em posições substancialmente deslocadas dos alvos iniciais. Para sua surpresa, mesmo equipamentos altamente sensíveis como o HST não conseguiram detectar qualquer emissão de UV desses locais. Para entender esses sinais misteriosos, Fudamoto e seus colegas investigaram mais o assunto.
Em seu último artigo publicado em Natureza , eles apresentaram uma análise completa, revelando que essas emissões inesperadas vieram de duas galáxias anteriormente desconhecidas localizadas perto dos dois alvos REBELS originais. Essas galáxias não são visíveis nos comprimentos de onda ultravioleta ou visíveis, pois estão quase completamente obscurecidas pela poeira cósmica. Um deles representa a galáxia obscurecida por poeira mais distante descoberta até agora.
Galáxias distantes fotografadas com ALMA, o telescópio espacial Hubble, e o telescópio VISTA do Observatório Europeu do Sul. As cores verde e laranja representam radiações de átomos de carbono ionizados e partículas de poeira, respectivamente, observado com ALMA, e o azul representa a radiação infravermelha observada com o VISTA e os telescópios espaciais Hubble. REBELS-12 e REBELS-29 detectaram radiação infravermelha e radiação de átomos de carbono ionizados e poeira. Por outro lado, REBELS-12-2 e REBELS-29-2 não foram detectados no infravermelho próximo, o que sugere que essas galáxias estão profundamente enterradas na poeira. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA, ESO, Fudamoto et al.
O que é mais surpreendente sobre esta descoberta fortuita é que as galáxias recém-descobertas, que se formou há mais de 13 bilhões de anos, não são estranhas quando comparadas com galáxias típicas da mesma época. "Essas novas galáxias foram perdidas não porque são extremamente raras, mas apenas porque eles estão completamente obscurecidos pela poeira, "explica Fudamoto. No entanto, é incomum encontrar tais galáxias "empoeiradas" no período inicial do universo (menos de 1 bilhão de anos após o Big Bang), sugerindo que o censo atual da formação inicial da galáxia é provavelmente incompleto, e exigiria mais profundo, pesquisas cegas. "É possível que tenhamos perdido até uma em cada cinco galáxias no universo inicial até agora, "Fudamoto acrescenta.
Os pesquisadores esperam que a capacidade sem precedentes do Telescópio Espacial James Webb (JWST) e sua forte sinergia com o ALMA levem a avanços significativos neste campo nos próximos anos. "Concluindo nosso censo das primeiras galáxias com as galáxias obscurecidas pela poeira que estão faltando, como os que encontramos desta vez, será um dos principais objetivos das pesquisas JWST e ALMA em um futuro próximo, "diz Pascal Oesch da Universidade de Genebra.
Os cientistas descobriram por acaso duas galáxias pesadamente envoltas em poeira que se formaram quando o Universo tinha apenas 5% de sua idade atual. Crédito:Waseda University
Geral, este estudo constitui um passo importante para descobrir quando as primeiras galáxias começaram a se formar no universo primordial, o que, por sua vez, nos ajudará a entender onde estamos hoje.
