É bem provável que já tenhamos ouvido várias vezes a expressão: "a galáxia mais distante até agora descoberta!". Se é verdade que os astrónomos, graças ao aperfeiçoamento dos instrumentos, têm conseguido observar cada vez mais atrás no tempo, há desafios que são fundamentais tanto para a observação como para a medição das distâncias das primeiras galáxias do Universo.

É por isso que a recente observação de uma galáxia tal como era há cerca de 13 mil milhões de anos, ou cerca de 700 milhões de anos após o Big Bang, é significativa. Foram já identificadas dezenas de galáxias que se formaram na mesma época, mas os astrónomos apenas haviam medido distâncias precisas para cinco delas. Esta galáxia é a sexta cuja distancia foi medida e é a mais longínqua do grupo.

O novo estudo, publicado na revista Nature, é um esforço conjunto da Universidade do Texas em Austin e da Universidade Texas A & M, com a colaboração de dez outras instituições internacionais, da Califórnia ao Massachusetts e de Itália a Israel. É o resultado de dados extraídos de um levantamento do Hubble Space Telescope chamado CANDELS (Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey). Usando esses dados, a equipa tinha 43 potenciais galáxias para tentar confirmar as suas distâncias.

O artigo descreve a medição do redshift

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.

da galáxia z8_GND_5296, identificada no CANDELS, com a ajuda do novo espectrógrafo de infravermelho do Observatório W.M. Keck, no Havai. Foi medido um redshift de 7.51, o que se traduz numa distância de cerca de 13 mil milhões de anos-luz, acabando por ser a galáxia mais distante já confirmada. Quanto maior for o seu redshift, desvio para o vermelho, mais distante uma galáxia está de nós e, por consequência, há mais tempo emitiu a luz que vemos. Com a expansão do Universo, o comprimento de onda da luz aumenta de forma proporcional. Deste modo, a luz visível e até as emissões ultravioleta comuns nas estrelas são desviadas para a parte infravermelha do espectro electromagnético.

O valor foi determinado medindo a emissão Lyman alfa (Ly α) do hidrogénio, que é muito comum mas difícil de medir a tais distâncias. As emissões Ly α não têm sido detectadas para a maioria das galáxias a distâncias comparáveis, pois algo parece estar a impedir que grande parte dessa emissão chegue até nós. Uma das explicações possíveis é a de que o gás intergaláctico neutro pode estar a dispersar essa luz, mas há poucas galáxias observadas para se poder confirmar esta hipótese. Como resultado, mesmo que consideremos que há dezenas de galáxias com desvios para o vermelho superiores a 7 (determinados não pelo espectro, mas pela cor aparente da galáxia), estes desvios não estão confirmados. O estudo refere 43 galáxias primitivas, mas dessa amostra apenas uma possuía emissões Ly α que se puderam medir.

Outro pormenor interessante é que a galáxia z8_GND_5296 é relativamente rica em "metais" (elementos mais pesados que o hélio). Tendo em conta que estes elementos são produzidos pelas estrelas e não pelo Big Bang, este facto indica um ciclo muito rápido de nascimento e morte de estrelas no momento em que esta galáxia emitiu a luz que observamos.

Para apoiar esta afirmação, os autores do estudo descobriram que a galáxia z8_GND_5296 e outra galáxia semelhante, designada por GN 108036, têm altas taxas de formação estelar, convertendo o equivalente a 330 massas solares em novas estrelas. Isto corresponde a uma taxa de formação 100 vezes superior à taxa actual da Via Láctea, e é um valor comparável ao de algumas das galáxias com formação estelar elevadíssima. Pensava-se que este tipo de galáxias era raro, por isso os astrónomos terão de rever as estimativas sobre a taxa de formação de novas estrelas em galáxias primitivas. As primeiras galáxias podem ter sido bem mais agressivas, em termos de formação estelar, do que se acreditava anteriormente.

Com o evoluir das observações, será interessante descobrir como são as outras galáxias primitivas. Sem essa informação, não é possível saber se z8_GND_5296, com a sua elevadíssima formação estelar, é ou não uma raridade, nem entender por que é relativamente brilhante nas emissões Ly α enquanto outras da mesma família não são. E talvez seja possível identificar o memento exacto que separa aquela que foi uma era sem galáxias da formação das primeiras galáxias.

Fonte: http://www.universetoday.com/105694/taking-measure-a-new-most-distant-galaxy/