Descoberta uma das mais brilhantes galáxias do início do Universo

NASA

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Apesar dos numerosos estudos anteriores de lentes gravitacionais baseados em imagens e espectros do SDSS, BG1429+1202 não tinha sido descoberta até este trabalho

Uma equipa internacional liderada por investigadores do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) e da Universidade de La Laguna (ULL) descobriu uma das galáxias “não-ativas” mais brilhantes no início do Universo.

A descoberta de BG1429+1202 foi possível graças à “ajuda” de uma enorme galáxia elíptica ao longo da linha de visão do objeto, que agiu como uma espécie de lente, amplificando o brilho e distorcendo a imagem observada.

Os resultados, publicados na revista científica The Astrophysical Journal Letters, fazem parte do projeto BELLS GALLERY, com base na análise de 1,5 milhões de espectros de galáxias do SDSS (Sloan Digital Sky Survey).

O fenómeno de lente gravitacional, previsto pela Teoria Geral da Relatividade de Einstein, é produzido quando a luz é desviada à medida que passa por um objeto muito massivo.

Para um observador distante, a massa da galáxia elíptica atua sobre a luz como se fosse uma lente enorme, produzindo uma imagem mais brilhante da fonte, BG1429+1202, permitindo-nos ver detalhes que de outra forma seriam demasiado fracos de detetar.

“Este é um dos poucos casos conhecidos de galáxias,” diz Rui Marques Chaves, doutorando do IAC-ULL e autor principal do artigo, “com um brilho aparente muito alto e também uma luminosidade intrinsecamente elevada. As observações permitiram-nos determinar as suas propriedades principais num espaço de tempo muito curto.”

Gabriel Pérez (IAC), GTC, Isaac Newton Group e projeto DECaLS

 O sistema de lente gravitacional BG1429+1202. Esta imagem mostra quão forte é a lente gravitacional de uma galáxia massiva (cor vermelha) quando atua sobre a luz de uma galáxia muito distante (de tom azulado), produzindo, neste caso, quatro imagens separadas e aumentando o fluxo total. Sem este efeito, o estudo detalhado de galáxias distantes como BG1429+1202 necessitaria da próxima geração de telescópios extremamente grandes, como o TMT e o E-ELT.

O sistema de lente gravitacional BG1429+1202. Esta imagem mostra quão forte é a lente gravitacional de uma galáxia massiva (cor vermelha) quando atua sobre a luz de uma galáxia muito distante (de tom azulado), produzindo, neste caso, quatro imagens separadas e aumentando o fluxo total. Sem este efeito, o estudo detalhado de galáxias distantes como BG1429+1202 necessitaria da próxima geração de telescópios extremamente grandes, como o TMT e o E-ELT.

Para estudar este sistema, foram usados dois telescópios no Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma): o GTC (Gran Telescopio CANARIAS) e o WHT (William Herschel Telescope), do ING (Isaac Newton Group of Telescopes).

O sistema é formado por uma galáxia elíptica a uma distância de 5,4 mil milhões de anos e por trás encontra-se BG1429+1202, que emite radiação Lyman-alfa, a 11,4 mil milhões de anos-luz de nós (vemos esta galáxia como era cerca de 2,3 mil milhões de anos após o Big Bang).

A galáxia que age como lente produz quatro imagens distintas da galáxia distante, com um fluxo que é nove vezes maior do que seria sem esta lente natural ao longo da nossa linha de visão.

Alta luminosidade ultravioleta

Uma característica excecional de BG1429+1202 é a sua muito alta luminosidade na linha de emissão Lyman-alfa, uma das mais brilhantes no espectro ultravioleta, porque outros casos semelhantes de galáxias ampliadas não mostram uma emissão tão forte nesta linha.

Embora o efeito de lente gravitacional já tenha sido usado em muitos projetos de pesquisa, o método de selecionar galáxias que emitem radiação Lyman-alfa foi usado pela primeira vez no projeto BELLS GALLERY.

“Nós analisámos cerca de milhão e meio de espectros de galáxias,” acrescenta Yiping Shu, astrónomo do NAOC (National Astronomical Observatories) em Pequim (China) e o autor principal de publicações anteriores do mesmo projeto.

“Foram obtidos com o Telescópio Sloan do Observatório Apache Point no Novo México (EUA), e detetámos emissão Lyman-alfa em galáxias muito mais distantes do que as suas lentes em 187 casos, 21 dos quais passámos a observar com o Telescópio Espacial Hubble. Essas observações confirmam que a maioria destes objetos são distorcidos por lentes gravitacionais”, acrescenta Shu.

O aumento do brilho aparente (o brilho observado da Terra) de galáxias distantes que é produzido por lentes gravitacionais permite-nos obter dados de qualidade melhorada.

“Com telescópios como o GTC e o WHT”, explica Ismael Pérez Fournon, investigador do IAC-ULL e coordenador deste artigo, “podemos realizar estudos que seriam impossíveis sem a presença das lentes”.

“Na prática, é como se estivéssemos a observar já com um dos telescópios gigantes do futuro, como o E-ELT (European Extremely Large Telescope) de 39 metros ou o TMT (Thirty Meter Telescope)” acrescenta o cientista.

“A BG1429+1202 é tão brilhante que até pode ser vista em imagens fotográficas do DSS (Digital Sky Survey),” acrescenta Paloma Matínez Navajas, investigadora do IAC e outra autora do estudo.

Apesar dos numerosos estudos anteriores de lentes gravitacionais baseados em imagens e espectros do SDSS, BG1429+1202 não tinha sido descoberta até este trabalho.

“Descobertas como BG1429+1202 demonstram a maneira pela qual grandes conjuntos de dados astronómicos de grandes levantamentos podem ser extraídos para novas aplicações astrofísicas”, diz Adam Bolton, director associado do NOAO, National Optical Astronomy Observatory, em Tucson, no Arizona, e também autor do artigo.

“No NOAO estamos a implementar capacidades de acesso livre para suportar estes projetos de pesquisa de arquivo usando dados públicos de campo largo do DECam (Dark Energy Camera) e outros instrumentos, bem como dados futuros de projetos como o DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument)”, conclui Bolton.

// CCVAlg

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