Os astrônomos estão espionando os vizinhos da Via Láctea, avaliando a quantidade de luz que escapa deles e como isso está conectado às propriedades físicas de cada galáxia.
Esta investigação profunda de nosso universo local pode ajudar os cientistas a entender melhor as primeiras galáxias distantes atualmente observadas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o Telescópio Espacial Hubble.
Porque as galáxias no universo primitivo são incrivelmente fracas e, portanto, difíceis de observar, uma equipe de astrônomos liderada por Jens Melindr, da Universidade de Estocolmo, na Suécia, decidiu criar uma amostra de referência de galáxias na vizinhança de nossa via Láctea.
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Em particular, Melinder e seus colegas coletaram e reuniram dados sobre um comprimento de onda especial da radiação ultravioleta dessas galáxias locais, conhecido como luz alfa de Lyman.
luz Lyman alfa é encontrado na luz do gás que circunda as estrelas mais quentes, o que significa que é encontrado em galáxias formadoras de estrelas em particular. O período de pico de formação de estrelas no universo ocorreu há cerca de 10 bilhões de anos, então a luz alfa de Lyman é uma ótima maneira de estudar galáxias que existiam quando o universo tinha apenas quatro bilhões de anos ou mais. (O Big Bang que criou nosso universo ocorreu há cerca de 13,8 bilhões de anos.)
Mas decodificar as informações transportadas por essa luz pode ser difícil, pois o caminho que ela percorre até instrumentos como hubble e o JWST é complexo.
Lyman alpha light segue a rota cênica ao redor do cosmos
O comprimento de onda exato da luz alfa de Lyman e a direção da qual ela viaja são fatores influenciados pelos processos físicos que ela encontra ao sair de sua fonte. galáxia. Regiões dessas galáxias com diferentes condições físicas através das quais a luz alfa de Lyman viaja podem alterar o caminho de fótons individuais que compõem a luz, alterar seu comprimento de onda e até mesmo absorver uma fração da luz.
O fato de que a luz alfa de Lyman pode encontrar regiões quentes, ou áreas empoeiradas, ou setores com nuvens de gás fortemente fluindo em sua galáxia de origem e durante sua jornada significa que, quando chega até nós, a informação que carrega pode ser difícil de interpretar.
Se uma interpretação precisa dessa luz após sua complicada jornada for possível, no entanto, ela pode revelar quantidades substanciais de informações sobre as propriedades físicas das galáxias das quais se origina.
Para entender melhor essas emissões e construir sua Lyman Alpha Reference Sample (LARS), a equipe selecionou 45 galáxias locais altamente formadoras de estrelas, observando-as em todo o espectro eletromagnético. Isso permitiu à equipe deduzir quanta luz alfa de Lyman escapa de cada galáxia e como essa fração se correlaciona com as propriedades físicas dessa galáxia.
Uma das descobertas mais importantes alcançadas pelos astrônomos é a conexão entre quanto gás, plasma (que é um gás superquente e eletricamente carregado) e envelopes de poeira cercam as galáxias que estudaram e a quantidade de luz Lyman alfa que escapa delas.
“Existe uma clara correlação entre a quantidade de poeira cósmica que uma galáxia possui e quanto Lyman ela libera,” Melindr disse em um comunicado. “Isso era esperado, porque a poeira absorve a luz, mas agora quantificamos o efeito.”
Os cientistas também conseguiram determinar como esse gás se distribui nas galáxias e como ele se move através delas.
A equipe descobriu uma conexão entre a massa total do estrelas em uma galáxia com a quantidade de luz alfa de Lyman que é capaz de escapar dela, embora essa conexão seja menos clara do que a ligação entre o gás e o escape dessa luz.
O que não parece estar relacionado com o escape de luz alfa de Lyman nas galáxias, no entanto, é a taxa na qual essas galáxias estão formando novas estrelas.
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Lyman alpha light ‘encolhe’ galáxias
Uma coisa que a equipe descobriu que pode ser particularmente significativa é o fato de que, quando observadas em outros comprimentos de onda da luz, essas galáxias de repente parecem consideravelmente maiores. Este é um efeito que já foi visto antes pelos astrônomos.
“Vemos o mesmo efeito em simulações computacionais de galáxias com cálculos de como Lyman alfa viaja através das nuvens gasosas no espaço interestelar”, disse o membro da equipe Peter Laursen, pesquisador do Cosmic Dawn Center na Dinamarca, no mesmo comunicado. “Isso confirma que temos uma boa compreensão teórica da física em jogo.”
É importante considerar esse efeito ao observar galáxias distantes e primitivas, porque a luz de seus arredores pode ser muito fraca para ser detectada ou pode cair além dos limites dos detectores que as observam. Isso significa que o exame e a quantificação desse efeito, conforme visto no LARS, podem ajudar os astrônomos a considerá-lo melhor e, assim, determinar com mais precisão o tamanho das galáxias iniciais.
“Esses resultados ajudarão na interpretação de observações de galáxias muito distantes, mas semelhantes, observadas com os telescópios espaciais Hubble e James Webb”, concluiu Melindr. “Entender a astrofísica detalhada desse tipo de galáxia é crucial para desenvolver teorias de como as primeiras galáxias se formaram e evoluíram.”
A pesquisa da equipe foi publicada no início deste mês no Série de Suplementos de Jornais Astrofísicos.
