Encontradas pela primeira vez galáxias escuras no Universo primordial

Foram encontradas pela primeira vez galáxias escuras – uma fase inicial da formação de galáxias prevista pela teoria mas que até agora nunca tinha sido observada.
Estes objetos são essencialmente galáxias ricas em gás mas sem estrelas.
Utilizando o Very Large Telescope do ESO, uma equipa internacional detectou estes objetos evasivos ao observá-los a brilhar devido a estarem a ser iluminados por um quasar.

Esta imagem profunda mostra a região do céu em torno do quasar HE 0109-3518. O quasar está marcado com um círculo vermelho próximo do centro da imagem. A radiação energética do quasar faz com que as galáxias escuras brilhem, ajudando assim os astrónomos a compreender as fases iniciais da formação de galáxias. As imagens ténues do brilho de 12 galáxias escuras estão marcadas com círculos azuis. As galáxias escuras são essencialmente desprovidas de estrelas e por isso não emitem radiação que possa ser detectada pelos telescópios. Este aspecto torna-as virtualmente impossíveis de observar, a menos que sejam iluminadas por uma fonte exterior de luz como, por exemplo, um quasar. Esta imagem combina observações obtidas com o Very Large Telescope, preparado para detectar as emissões fluorescentes produzidas pelo facto do quasar iluminar as galáxias escuras, com dados de cor do Digitized Sky Survey 2. Créditos: ESO, Digitized Sky Survey 2 and S. Cantalupo (UCSC)

As galáxias escuras são galáxias pequenas ricas em gás do Universo primordial, muito pouco eficazes em formar estrelas. São previstas pelas teorias de formação de galáxias e pensa-se que são os blocos constituintes das atuais galáxias brilhantes ricas em estrelas. Os astrónomos pensam que estes objetos devem ter alimentado as galáxias maiores com o gás que posteriormente deu origem às estrelas que existem atualmente.

Uma vez que são essencialmente desprovidas de estrelas, estas galáxias escuras não emitem muita radiação, o que as torna muito difíceis de detectar. Durante anos, os astrónomos tentaram desenvolver novas técnicas para confirmar a existência destas galáxias. Pequenos decréscimos em absorção nos espectros de fontes luminosas de fundo apontavam para a sua existência. No entanto, este novo estudo marca a primeira vez que estes objetos foram vistos diretamente.

“A nossa aproximação ao problema de detectar uma galáxia escura foi simplesmente a de a iluminar com uma luz brilhante,” explica Simon Lilly (ETH Zurich, Suíça), co-autor do artigo científico que descreve o resultado. “Procurámos o brilho fluorescente do gás em galáxias escuras quando estas são iluminadas pela radiação ultravioleta de um quasar próximo muito brilhante. A radiação do quasar ilumina as galáxias escuras num processo semelhante ao das lâmpadas ultravioletas que iluminam as roupas brancas numa discoteca.”

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“Depois de vários anos de tentativas para detectar a emissão fluorescente das galáxias escuras, os nossos resultados demonstram o potencial deste método para descobrir e estudar estes fascinantes objetos previamente invisíveis,” diz Sebastiano Cantalupo (Universidade da Califórnia, Santa Cruz), autor principal do estudo.

A equipa detectou quase 100 objetos gasosos que se situam num raio de alguns milhões de anos-luz do quasar. Depois de uma análise detalhada com o intuito de excluir objetos nos quais a emissão possa estar a vir de formação estelar interna nas galáxias, em vez da radiação do quasar, o número de objetos chegou a 12. São as identificações mais convincentes até à data de galáxias escuras no Universo primordial.

Os astrónomos conseguiram determinar também algumas das propriedades das galáxias escuras. Estimam que a massa do gás nestes objetos seja de cerca de um milhar de milhão de vezes a do Sol, típica de galáxias de pequena massa ricas em gás, existentes no Universo primordial. A equipa conseguiu também estimar que a eficiência da formação estelar é suprimida de um factor maior que 100 relativamente a galáxias típicas com formação estelar encontradas em fases semelhantes na história cósmica.

“As nossas observações com o VLT mostram evidências da existência de nuvens escuras compactas e isoladas. Com este estudo demos um importante passo em frente no sentido de revelar e compreender as fases iniciais da formação de galáxias e de como as galáxias adquirem o seu gás”, conclui Sebastiano Cantalupo.

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Esta imagem mostra 12 imagens de pormenor de galáxias escuras. Estes objetos são essencialmente desprovidos de estrelas e seriam por isso normalmente invisíveis aos telescópios. No entanto, o seu gás está a ser iluminado pela intensa radiação que vem de um quasar próximo, tornando-os assim visíveis ao VLT. Créditos: ESO, Digitized Sky Survey 2 and S. Cantalupo (UCSC)

Leiam o artigo original completo, na página do ESO.