Os astrónomos detectaram correntes frias de hidrogénio primordial, vestígios da matéria que restou do Big Bang, a alimentar uma galáxia distante com formação estelar no Universo primitivo. Os fluxos abundantes de gás para as galáxias são considerados cruciais para explicar uma era ocorrida há 10 mil milhões de anos, quando as galáxias formavam estrelas abundantemente. Para esta descoberta, os astrónomos - liderados por Neil Crighton, do Instituto Max Planck para a Astronomia e da Universidade de Swinburne – recorreram à ajuda de um acaso cósmico: um quasar distante e brilhante que age como um "farol cósmico" iluminando o fluxo de gás por trás. Os resultados foram publicados a 2 de Outubro no Astrophysical Journal Letters.

O levantamento sistemático de sistemas de absorção compreende observações realizadas com o Grande Telescópio Binocular e dados obtidos pelo espectrógrafo HIRES, do W.M. Keck Observatory

W. M. Keck Observatory
O Observatório W. M. Keck é operado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e pela NASA, e encontra-se localizado em Mauna Kea, no Havai. O observatório é constituído por dois telescópios gémeos de 10 metros, o Keck I e o Keck II.

, instalado no telescópio de 10 metros Keck I, no cume do Mauna Kea, no Havai. A galáxia em primeiro plano foi descoberta por Charles Steidel, Gwen Rudie (Instituto de Tecnologia da Califórnia) e colaboradores, usando o espectrógrafo LRIS do mesmo telescópio.

Na actual teoria de como as galáxias como a nossa Via Láctea se formaram, os cosmólogos postulam que, em tempos, foram alimentadas a partir de um vasto reservatório de hidrogénio original no meio intergaláctico que permeia as vastas extensões entre galáxias.

Há cerca de dez mil milhões de anos, quando o Universo tinha um quinto da idade que hoje tem, as primeiras proto-galáxias estavam em estado de extrema actividade, formando novas estrelas a uma taxa quase 100 vezes superior à actual. Como as estrelas se formam a partir de gás, esta fertilidade exigiu uma constante fonte de combustível cósmico. Na década passada, as simulações de formação de galáxias feitas por supercomputadores tornaram-se tão sofisticadas que conseguem realmente prever como elas se formam e são alimentadas: o gás é guiado ao longo de finas "correntes frias" que, tal como correntes de neve que fluem para alimentar um lago de montanha, canalizam gás frio do meio intergaláctico circundante para as galáxias, abastecendo continuamente as fontes de matéria-prima para a formação de estrelas.

No entanto, testar estas previsões tem sido extremamente difícil, porque este gás nos limites das galáxias é tão rarefeito que emite muito pouca luz. Então, a equipa de astrónomos procurou sistematicamente exemplos de um tipo muito específico de acaso cósmico. Os quasares constituem uma breve fase no ciclo de vida das galáxias, durante a qual elas brilham como os objectos mais luminosos do Universo, alimentadas pela queda de matéria num buraco negro de enorme massa. De perspectiva da Terra, são raros os casos em que um quasar distante, no plano de fundo, e uma corrente de gás primordial perto de uma galáxia, em primeiro plano, estão exactamente alinhados no céu nocturno. A luz do quasar viaja em direcção à Terra e passa pela galáxia e pelo gás primordial antes de alcançar os nossos telescópios. O gás cósmico absorve selectivamente a luz em frequências muito específicas a que os astrónomos chamam "linhas de absorção". O padrão e forma destas linhas fornece um código de barras cósmico, que os astrónomos podem descodificar para determinarem a composição química, densidade e temperatura do gás.

Usando exactamente esta técnica, a equipa de astrónomos, liderada por Neil Crighton, encontrou a melhor prova até agora conseguida de um fluxo de gás intergaláctico original dirigindo-se para uma galáxia. A galáxia, denominada Q1442-MD50, é tão distante que a sua luz levou 11 mil milhões de anos para chegar até nós. O gás primordial que cai sobre ela acha-se a uns meros 190 mil anos-luz da galáxia - relativamente próximo, em termos de distâncias galácticas - e revela-se em silhueta no espectro de absorção do quasar de fundo, mais distante, QSO J1444535 291905.

Um elemento essencial nesta descoberta foi a detecção da assinatura espectral de deutério cósmico, um isótopo estável de hidrogénio. Os cosmólogos têm demonstrado que o hidrogénio, o hélio e os seus isótopos estáveis, como o deutério, foram todos sintetizados poucos minutos após o Big Bang, quando o Universo era suficientemente quente o para produzir reacções nucleares. Todos os elementos mais pesados, como o carbono, o nitrogénio e o oxigénio, foram criados mais tarde, nos fornos nucleares das estrelas quentes. Tendo em conta que as condições físicas hostis nos centros das estrelas iriam destruir o frágil isótopo, a descoberta do deutério no gás confirma que o gás que cai na galáxia é na verdade a matéria primitiva deixada pelo Big Bang.

"Esta não é a primeira vez que os astrónomos descobrem uma galáxia com gás nas proximidades revelado por um quasar. Mas é a primeira vez que tudo se encaixa", afirmou Crighton. "A galáxia está vigorosamente a formar estrelas e as propriedades do gás mostram claramente que se trata de matéria original, remanescente do início do Universo, logo após o Big Bang."

A descoberta deste sistema faz parte de uma grande pesquisa de linhas de visão de quasares que passam perto de galáxias, e que é coordenada por Joseph Hennawi, o líder do grupo de pesquisa theENIGMA no Instituto Max Planck para a Astronomia.

"Uma vez que esta descoberta é o resultado de uma pesquisa sistemática, podemos agora deduzir que estas correntes frias são bastante comuns", disse Hennawi. "Só tivemos que procurar 12 pares quasar-galáxia para descobrir este exemplo, uma taxa que está aproximadamente de acordo com as previsões das simulações em supercomputadores e isto é um voto de confiança para as actuais teorias de como as galáxias se formaram."

O objectivo a longo prazo dos astrónomos é encontrar cerca de dez exemplos semelhantes destas correntes frias, o que permitiria uma comparação mais detalhada das observações com as previsões dos modelos numéricos.

"Estudos anteriores destas galáxias mostraram sinais de gás a fluir para fora delas, sinais esses que também vemos ", disse J. Xavier Prochaska (Universidade da Califórnia em Santa Cruz), um colaborador da pesquisa. "No entanto, com a análise do Neil, muito mais precisa, podemos também detectar a matéria-prima que alimenta as galáxias, e, assim, determinar a quantidade de gás que elas consomem, e quando. Esta é uma peça chave no quebra-cabeças da formação de galáxias."

Avishai Dekel, da Universidade Hebraica, em Jerusalém, foi fundamental ao estabelecer teórica e numericamente o modelo actual das correntes frias de acreção em galáxias. Apesar de não estar envolvido nesta pesquisa, comentou os resultados: "Esta é uma descoberta muito interessante. Vai de acordo com a previsão teórica, com base tanto na análise física como em simulações cosmológicas, para a alimentação de galáxias de alto desvio para o vermelho por correntes frias da rede cósmica. O baixo teor de metais torna este caso mais convincente que detecções anteriores."

Fonte da notícia: http://www.keckobservatory.org/recent/entry/astronomers_observe_distant_galaxy_powered_by_primordial_cosmic_fuel