No Velho Oeste americano, o meio-dia era hora de duelos e confrontos. Quando se trata da história do universo, o meio-dia cósmico apresentou fogos de artifício de um tipo diferente. Cerca de 2 a 3 bilhões de anos após o big bang, a maioria das galáxias passou por um surto de crescimento, formando estrelas a uma taxa centenas de vezes maior do que vemos em nossa própria galáxia, a Via Láctea, hoje. Quando for lançado em maio de 2027, o Telescópio Espacial Romano Nancy Grace da NASA promete trazer novos insights sobre o auge da formação estelar.
O meio-dia cósmico é um momento importante na história do universo porque moldou o que as galáxias são hoje. Mas muitas perguntas permanecem sem resposta. Por que a formação de estrelas atingiu o pico e depois diminuiu? Por que algumas galáxias de repente pararam de formar estrelas enquanto outras desapareceram gradualmente? Quão importantes foram as influências locais, como o número de vizinhos galácticos, na formação dessa evolução?

Para responder a essas perguntas, os astrônomos precisam de uma amostra abundante de galáxias desse período para estudar. O poder de Roman estará em sua capacidade de capturar milhares de objetos de interesse em uma única visão. Com uma pesquisa tão grande, os cientistas não terão que escolher seus alvos preferidos com antecedência, o que pode levar a vieses não intencionais.

"Com um campo de visão 100 vezes maior que o Telescópio Espacial Hubble, Roman pode mudar a paisagem astronômica por ser tão eficiente", disse Kate Whitaker, professora assistente de Astronomia da Universidade de Massachusetts em Amherst. A pesquisa de Whitaker se concentra no estudo da regulação da formação e extinção de estrelas em galáxias massivas no universo inicial.

O amplo campo de visão de Roman também permitirá que os astrônomos coloquem galáxias individuais em contexto, vendo como seus surtos de crescimento e desacelerações subsequentes variam dependendo de sua localização dentro da "teia" cósmica - a estrutura em grande escala do universo.

"Você tira uma imagem e obtém tudo. Vamos ver quais são e onde estão os objetos interessantes", disse Casey Papovich, professor de astronomia na Texas A&M University em College Station, Texas. A pesquisa de Papovich inclui quantificar o crescimento e a montagem da massa estelar em galáxias no início do universo.

Indo além das imagens

Embora as imagens possam ajudar os astrônomos a identificar galáxias de interesse, muito mais informações podem ser obtidas espalhando a luz de uma galáxia em um espectro. Papovich, com Vicente (Vince) Estrada-Carpenter da St. Mary's University em San Antonio, Texas, e seus colegas, foi pioneiro em uma técnica para extrair a luz de todas as estrelas em uma galáxia combinada.

Ao examinar o espectro de uma galáxia, você pode aprender sobre as idades de suas estrelas, sua história de formação estelar, quantos elementos químicos pesados ​​ela contém e muito mais. Ao fazer isso para um grande número de galáxias primitivas, os astrônomos podem aprender sobre os processos que conduziram e eventualmente puseram fim a esse período de rápido crescimento.

O poder de Roman pode ser aumentado ainda mais observando galáxias distantes cuja luz foi distorcida por um fenômeno chamado lente gravitacional. A gravidade de um aglomerado de galáxias intermediário pode ampliar e iluminar a luz de uma galáxia mais distante, permitindo que os astrônomos estudem a galáxia de fundo com mais detalhes do que estariam disponíveis.

Whitaker já está usando essa técnica com o Hubble para estudar os núcleos de galáxias jovens versus seus arredores. Este trabalho procura determinar se a formação estelar se desliga de fora para dentro ou de dentro para fora – ou seja, da periferia da galáxia para o seu centro ou vice-versa.

"A extinção de galáxias - um fim súbito da formação de estrelas - pode ser um processo rápido em escalas de tempo cosmológicas. Como resultado, pegar uma em flagrante é difícil porque elas são muito raras", disse Whitaker. "Roman nos ajudará a encontrar esses raros exemplos."

Enquanto a visão espacial de Roman fornecerá excelente nitidez e estabilidade, os observatórios terrestres também entrarão em ação no estudo do meio-dia cósmico. Por exemplo, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array pode medir o conteúdo de gás e poeira de galáxias distantes. E os futuros telescópios da classe de 30 metros poderão medir detalhes requintados em espectros de galáxias devido à sua capacidade de coletar muita luz.

"Os observatórios romanos e terrestres se complementarão. Roman identificará e caracterizará, sozinho e eficientemente, as galáxias mais interessantes em grandes campos de visão. Podemos então voltar com telescópios terrestres para estudá-las com mais detalhes", disse. explicou Papovich. + Explorar mais

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