Equipe de astrônomos investiga um grupo de galáxias no universo primitivo

Usando o Telescópio Espacial Hubble, uma equipe internacional de astrônomos liderada por investigadores do Cosmic Dawn Center em Copenhagen, investigou uma galáxia vista há quase 11 bilhões de anos atrás. Ao contrário das observações típicas, a galáxia foi descoberta não pela luz que emite, mas pela luz que absorve. A própria galáxia escapa às observações, mas tem pelo menos uma companheira próxima. Juntas, estas galáxias constituem um grupo inicial que poderá mais tarde evoluir para se assemelhar ao Grupo Local em que vivemos.

Quando vemos coisas, nós as vemos porque elas emitem luz – como o sol ou uma lanterna – ou porque refletem a luz emitida por outra pessoa – como a lua ou uma bicicleta.

Geralmente é também assim que encontramos galáxias próximas e distantes. As galáxias emitem luz em todo o espectro eletromagnético e diferentes telescópios podem detectar diferentes tipos de luz.

Mas existe de facto outra forma, um método complementar que se baseia na capacidade de uma galáxia absorver luz.

Galáxias bloqueando a luz

Se uma galáxia estiver localizada ao longo da linha de visão de uma fonte de luz brilhante mais distante, a galáxia absorverá parte da luz da fonte de fundo. Esta absorção é causada pelas partículas de gás e poeira que se encontram entre as estrelas da galáxia. As partículas não absorvem igualmente bem em todos os comprimentos de onda, mas tendem a absorver luz em comprimentos de onda específicos.

Se tomarmos então um espectro – isto é, uma observação que mostra quanta luz vemos em cada comprimento de onda – do “farol” de fundo, veremos “buracos” de absorção distintos no espectro, indicando que algo está bloqueando a luz.

Dependendo dos comprimentos de onda exatos onde vemos os “buracos”, bem como da quantidade exata de luz que está faltando, podemos então deduzir várias características físicas da galáxia em primeiro plano.

A fonte brilhante de fundo pode, em princípio, ser outra galáxia, ou às vezes uma estrela em explosão, mas é mais frequentemente um quasar; o núcleo extremamente luminoso de uma galáxia com um buraco negro supermassivo devorando seus arredores.

Um vaga-lume na frente de um projetor de estádio

A luz absorvida revela várias características físicas de uma galáxia, mas não tudo. Se quisermos saber mais sobre isso, podemos tentar pesquisar a luz emitida pela mesma região do céu.

O problema? Está colocado exatamente, ou quase exatamente, em frente ao quasar brilhante. É praticamente como tentar observar um vaga-lume diante do projetor de um estádio.

No entanto, é com isso que Johan Fynbo, professor de astronomia do Cosmic Dawn Center, em Copenhagen, gosta de se desafiar.

“Para encontrar galáxias absorventes, primeiro procuramos quasares que sejam particularmente vermelhos”, explica Fynbo. “Como a poeira estelar tende a absorver a luz azul, mas não a vermelha, se houver uma galáxia empoeirada em primeiro plano, o quasar ficará avermelhado.”

Esta abordagem levou Fynbo e seus colaboradores a detectar vários desses absorvedores. O próximo e mais difícil passo é observar cuidadosamente a luz emitida pela galáxia que causa a absorção.

Um cópia do nosso grupo de galáxias local?

Mais recentemente, a equipa empreendeu a busca pela luz proveniente de um absorvedor específico, observado há quase 11 bilhões de anos atrás, e selecionado porque provoca um avermelhamento bastante substancial num quasar de fundo. Este absorvedor é notável no sentido de que absorve significativamente mais luz do que a maioria dos outros; um sinal de que se trata de uma galáxia bastante madura, talvez semelhante à Via Láctea. O artigo foi aceito para publicação na revista Astronomy & Astrophysics e está atualmente disponível no servidor de pré-impressão arXiv.

“As características que encontramos na luz perdida dizem-nos algo sobre a poeira na galáxia em primeiro plano,” diz Lise Christensen, professora associada do Cosmic Dawn Center que também participou no estudo. “Na verdade, a poeira parece assemelhar-se à poeira que vemos localmente na Via Láctea e numa das nossas galáxias vizinhas.”

Infelizmente, apesar do esforço, a equipe não conseguiu detectar uma contraparte luminosa do absorvedor. Muito provavelmente está localizado quase exatamente em frente ao quasar. Por outro lado, descobriram outra galáxia próxima – uma galáxia que parece ser altamente formadora de estrelas. E mais pode estar por aí.

As galáxias estão tão próximas umas das outras que estão ligadas gravitacionalmente, não sendo separadas pela expansão do universo. Isto significa que, no futuro, formarão um “grupo de galáxias”, não muito diferente do nosso Grupo Local, que consiste na Via Láctea, Andrômeda e um grande número de galáxias satélites mais pequenas.

“Isto torna as galáxias ainda mais interessantes de estudar”, diz Fynbo, que no futuro planeja revisitar o campo com o Telescópio Óptico Nórdico em La Palma e outros telescópios – ambos com o objetivo de procurar outros membros do grupo, e para desvendar, esperançosamente, a galáxia que deu origem à absorção.