O rápido desenvolvimento do enxame de galáxias mais distante no Universo surpreende os astrónomos

2005-03-10

Em cima: reprodução das observações em raios-X da galáxia activa NGC 7314, realizadas pelo XMM-Newton, que levaram à descoberta do enxame de galáxias mais distante que se conhece. O zoom mostra a emissão difusa de raios-X do enxame XMMU J2235.3-2557. Crédito: ESA XMM-Newton. Em baixo: imagem em falsa cor do enxame de galáxias XMMU J2235.3-2557, onde se sobrepuseram contornos de intensidade de raios-X, derivados dos dados do XMM-Newton. Distinguem-se 12 galáxias avermelhadas, de forma elíptica, pertencentes ao enxame. As cores correspondem aos seguintes comprimentos de onda: vermelho, 2,2 µm; verde, 910 nm; azul, 657 nm. Crédito: ESO/ESA/Mullis et al..
Os enxames (ou aglomerados) de galáxias
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
são estruturas que podem conter centenas a milhares de galáxias. Cerca de um quinto da massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
dos enxames que é invisível nos comprimentos de onda
comprimento de onda
Designa-se por comprimento de onda a distância entre dois pontos sucessivos de amplitude máxima (ou mínima) de uma onda.
do óptico encontra-se sob a forma de gás quente, a uma temperatura de algumas dezenas de milhões de graus. Este gás emite radiação X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
, de forma que os enxames de galáxias
enxame de galáxias
Um enxame, ou aglomerado, de galáxias é um conjunto de galáxias gravitacionalmente ligadas. A Via Láctea pertence ao aglomerado chamado Grupo Local de galáxias. O enxame de galáxias mais próximo de nós é o Enxame da Virgem.
são preferencialmente descobertos por satélites de raios-X.

Uma equipa de investigadores, liderada por C. Mullis |(Universidade de Michigan, EUA) e composta por astrónomos do ESO
European Southern Observatory (ESO)
O Observatório Europeu do Sul é uma organização europeia de Astronomia para o estudo do céu austral fundada em 1962. Conta actualmente com a participação de 10 países europeus e ainda do Chile. Portugal tornou-se membro do ESO em 1 de Janeiro de 2001, no seguimento de um acordo de cooperação que durou cerca de 10 anos.
, Instituto Astrofísico (Postdam, Alemanha) e Instituto Max-Planck para Física Extraterrestre (Garching, Alemanha), deu início a uma procura sistemática de enxames brilhantes em raios-X através da análise dos dados de arquivo do observatório espacial de raios-X XMM-Newton
X-ray Spectroscopy Multi-Mirror Mission (XMM-Newton)
Satélite de raios-X da Agência Espacial Europeia colocado em órbita no dia 10 de Dezembro de 1999, com a ajuda de um foguetão Ariane 5. Este satélite é o segundo de uma série de missões no âmbito do programa espacial europeu de longo termo Horizon 2000.
(ESA
European Space Agency (ESA)
A Agência Espacial Europeia foi fundada em 1975 e actualmente conta com 15 países membros, incluindo Portugal.
).

Ao estudar as observações da galáxia activa
galáxia activa
Uma galáxia diz-se activa quando emite quantidades excepcionalmente elevadas de energia. São exemplo de galáxias activas as galáxias Seyfert, as radiogaláxias, os quasares e as galáxias com surtos de formação de estrelas (starburst galaxies).
NGC 7314, nossa vizinha, a equipa encontrou um enxame de galáxias, no campo de fundo, bastante mais distante no espaço. Este objecto, agora denominado XMMU J2235.3-2557, aparecia muito pouco brilhante e com extensão nas observações de raios-X.

Sabendo para onde olhar, os astrónomos utilizaram o VLT
Very Large Telescope (VLT)
O Very Large Telescope é um observatório operado pelo Observatório Europeu do Sul (ESO) e localizado no Cerro Paranal, no deserto de Atacama, no Chile. O VLT é composto por 4 telescópios de 8,2 m de diâmetro que podem trabalhar simultaneamente, constituindo um interferómetro óptico, ou independentemente.
(ESO), no Observatório do Paranal (Chile), para observar o enxame, agora na região dos comprimentos de onda do visível
radiação visível
A radiação visível é a região do espectro electromagnético que os nossos olhos detectam, compreendida entre os comprimentos de onda de 350 e 700 nm (frequências entre 4,3 e 7,5x1014Hz). Os nossos olhos distinguem luz visível de frequências diferentes, desde a luz violeta (radiação com comprimentos de onda ~ 400 nm), até à luz vermelha (com comprimentos de onda ~ 700 nm), passando pelo azul, anil, verde, amarelo e laranja.
. As imagens confirmaram a natureza deste enxame e até foi possível identificar 12 galáxias, comparativamente brilhantes.

As galáxias são avermelhadas e do tipo elíptico – são compostas por estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
velhas, vermelhas. Este é um indício de que as galáxias têm vários milhares de milhões de anos. A própria forma do enxame, bastante esférica, é um sinal de que se trata de uma estrutura amadurecida.

Para determinar a distância ao enxame, e consequentemente, determinar a sua idade, foram obtidos espectros, com o VLT, de galáxias individuais do enxame. Desta forma foi possível determinar as características gerais destas galáxias, em particular, o seu desvio para o vermelho
desvio para o vermelho (z)
Designa-se por desvio para o vermelho (em inglês, redshift) o desvio do espectro de um objecto para comprimentos de onda mais longos. O desvio para o vermelho pode dever-se ao movimento do objecto a afastar-se do observador (desvio de Doppler), ou à expansão do Universo (desvio para o vermelho cósmico, ou gravitacional). O desvio para o vermelho cósmico permite estimar a distância a que o objecto se encontra: quanto maior o desvio, mais distante o objecto. O desvio de Doppler permite calcular a velocidade a que o objecto se desloca.
, que nos dá a distância a que se encontram.

O desvio para o vermelho do enxame de galáxias XMMU J2235.3-2557 é 1,4, indicando que se encontra a 9000 milhões de anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
, ou seja, a mais 500 milhões de anos-luz do que o enxame mais longínquo que se conhecia. XMMU J2235.3-2557 ter-se-á formado quando o Universo tinha apenas um terço da sua idade actual (que se estima em 13 700 milhões de anos).

Esta descoberta surpreendeu os investigadores, pois significa que apenas alguns milhares de milhões de anos depois do Big Bang, já existiam estruturas altamente desenvolvidas. Os resultados deste estudo foram apresentados num encontro científico no Havai e serão publicados numa próxima edição da revista The Astrophysical Journal. Esta descoberta faz com que a equipa esteja optimista na procura de enxames de galáxias distantes através dos dados de arquivo dos observatórios espaciais, complementando depois com observações a partir da Terra.

Fonte da notícia: http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2005/pr-04-05.html