Também pode ser o lar de um tipo de estrela que nunca foi observada antes.

A galáxia candidata HD1. Crédito da imagem: Harikane et al.

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Uma equipe internacional de astrônomos, incluindo pesquisadores do Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, localizou o objeto astronômico mais distante de todos os tempos: Uma galáxia a 13,5 bilhões de anos-luz de distância.

Batizada de HD1, a galáxia foi descrita hoje no Astrophysical Journal. Em um artigo publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, os cientistas começaram a especular exatamente o que é. Brilhando apenas ~300 milhões de anos após o Big Bang, pode ser o lar das estrelas mais antigas do universo, ou um buraco negro supermassivo.

A HD1 foi descoberta após mais de 1.200 horas de observação com o Telescópio Subaru, Telescópio VISTA, Telescópio Infravermelho do Reino Unido e o Telescópio Espacial Spitzer. A equipe então realizou observações de acompanhamento usando o Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) para confirmar a distância, que é 100 milhões de anos-luz a mais do que GN-z11, a atual detentora do recorde para a galáxia mais distante.

A equipe propõe duas ideias: HD1 pode estar formando estrelas a uma taxa surpreendente e possivelmente é o lar das primeiras estrelas do universo, conhecidas como estrelas da População III, que, até agora, nunca foram observadas. Alternativamente, HD1 pode conter um buraco negro supermassivo com cerca de 100 milhões de vezes a massa do nosso Sol.

HD1 é extremamente brilhante em luz ultravioleta. Para explicar isso, a equipe assumiu que alguns processos energéticos estão ocorrendo lá ou, melhor ainda, ocorreram à alguns bilhões de anos atrás.

Em princípio, os pesquisadores assumiram que HD1 era uma galáxia starburst (Uma explosão estelar que é um processo astrofísico que envolve a formação de estrelas que ocorre a uma taxa grande em comparação com a taxa normalmente observada.) padrão, uma galáxia que está criando estrelas em uma taxa alta, no entanto, estima-se que HD1 esteja formando mais de 100 estrelas a cada ano, uma taxa pelo menos 10 vezes maior do que o esperado para galáxias deste tipo.

Foi quando a equipe começou a suspeitar que a HD1 pode não estar formando estrelas normais do dia-a-dia. Um buraco negro supermassivo, no entanto, também poderia explicar a extrema luminosidade da HD1. À medida que engole enormes quantidades de gás, fótons de alta energia podem ser emitidos pela região ao redor do buraco negro. Nesse cenário, seria de longe o primeiro buraco negro supermassivo conhecido pela humanidade, observado muito mais próximo do Big Bang em comparação com a atual detentora do recorde.

A linha do tempo exibe os primeiros candidatos a galáxias e a história do universo. Crédito da imagem: Harikane et al., NASA, EST e P. Oesch/Yale.

“A primeira população de estrelas que se formou no universo era mais massiva, mais luminosa e mais quente do que as estrelas mais recentes”, diz Fabio Pacucci, principal autor do estudo MNRAS e astrônomo do Centro de Astrofísica. “Se assumirmos que as estrelas produzidas em HD1 são essas primeiras estrelas, ou População III, suas propriedades podem ser explicadas mais facilmente. De fato, as estrelas da População III são capazes de produzir mais luz UV do que as estrelas normais, o que poderia esclarecer a extrema luminosidade ultravioleta de HD1”.

Pacucci acrescenta: “Responder a perguntas sobre a natureza de uma fonte tão distante pode ser um desafio. É como adivinhar a nacionalidade de um navio pela bandeira que tremula no mastro, estando longe da terra, com o navio no meio de um vendaval e neblina densa. Pode-se ver algumas cores e formas da bandeira, mas não em sua totalidade. Em última análise, é um longo caminho de análise e exclusão de cenários implausíveis.”

“Foi um trabalho muito difícil para encontrar HD1 em mais de 700.000 objetos”, diz Yuichi Harikane, astrônomo da Universidade de Tóquio que descobriu a galáxia. “A cor vermelha da HD1 combinava com as características esperadas de uma galáxia a 13,5 bilhões de anos-luz de distância surpreendentemente bem, me dando arrepios quando a encontrei.”

“Formando-se algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, um buraco negro em HD1 deve ter crescido a partir de uma semente massiva a uma taxa sem precedentes”, diz Avi Loeb, astrônomo do Centro de Astrofísica e coautor do estudo MNRAS. 

“Mais uma vez, a natureza parece ser mais imaginativa do que nós”.

Usando o Telescópio Espacial James Webb, a equipe de pesquisa em breve observará novamente a HD1 para verificar sua distância da Terra. Se os cálculos atuais estiverem corretos, HD1 será a galáxia mais distante, e mais antiga, já registrada. As mesmas observações permitirão que a equipe se aprofunde na identidade da HD1 e confirme se uma de suas teorias está correta.

A descoberta foi publicada na quinta-feira (7 de abril) no Astrophysical Journal, acompanhada de um artigo no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Mais informações:

• A Search for H-Dropout Lyman Break Galaxies at z~12-16, arXiv:2112.09141 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2112.09141 , Accepted for publication in MNRAS Letters.
• Are the newly-discovered z∼13 drop-out sources starburst galaxies or quasars?, arXiv:2201.00823 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2201.00823 , Accepted for publication in ApJ.

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Referência:

KAHLON, Gurjeet; MASSEY, Robert. Scientists have spotted the farthest galaxy ever. Royal Astronomical Society, 06, abr. 2022. Disponível em: <https://ras.ac.uk/news-and-press/news/scientists-have-spotted-farthest-galaxy-ever?fbclid=IwAR3a5OuUWgR5jC9LxEmkpK8FneBaO0A_8gaI_PjQQT-jntSNNH5zmKZfLUY>. Acesso em: 07, abr. 2022.