Herschel e Keck fazem censo ao Universo invisível

As galáxias 'starburst' (explosão de estrelas) dão à luz centenas de estrelas por ano em eventos intensos de curta duração.

Em comparação, a Via Láctea, a nossa galáxia, produz em média por ano o equivalente a apenas uma estrela semelhante ao Sol.

As galáxias starburst geram tanta luz que deveriam ofuscar a nossa galáxia centenas de milhares de vezes, mas a enorme quantidade de gás que lhes serve de combustível contém também muita poeira, que resulta da formação frenética de estrelas.

Ora esta poeira absorve a maior parte da luz visível, o que significa que muitas dessas estrelas parecem insignificantes nesta zona do espectro.

No entanto, o pó é aquecido pelas estrelas quentes que estão ao redor e re-emite a energia em comprimentos de onda na zona do infravermelho longo.

Através do observatório espacial de infravermelhos Herschel da ESA, os astrónomos mediram a temperatura e o brilho de milhares de galáxias empoeiradas. Desta forma, a taxa de formação estelar pode ser agora calculada.

“As galáxias starburst são as galáxias mais brilhantes do Universo e contribuem significativamente para a formação de estrelas cósmica. Por isso, é importante estudá-las em detalhes e perceber as suas propriedades”, diz o Dr. Caitlin Casey, da Universidade do Havaí, principal autor dos artigos sobre estes resultados publicados na revista científica Astrophysical Journal.

“Algumas das galáxias encontradas nesta nova pesquisa têm taxas de formação de estrelas equivalentes ao nascimento de vários milhares de massas solares por ano e são algumas das mais brilhantes galáxias infravermelhas já descobertas.”

Para contextualizar as observações e compreender como a formação de estrelas mudou ao longo dos 13,7 mil milhões de anos de história do Universo, as distâncias até às galáxias também eram necessárias.

Com o Herschel a sinalizar o caminho, a equipa do Dr. Casey usou espectrómetros dos telescópios gémeos de 10 metros Keck da ESA, localizados em Mauna Kea, Havaí, e obteve os desvios para o vermelho de 767 galáxias starburst.

Para os astrónomos, os desvios para o vermelho funcionam como uma medida do tempo que a luz de cada galáxia tem viajado através do universo, que por sua vez indica quando é que, na história cósmica, a luz de cada galáxia foi emitida.

Para a maioria das galáxias, verificou-se que a luz tem viajado na nossa direcção há 10 mil milhões de anos ou menos.

Cerca de 5% das galáxias estão em desvios para o vermelho ainda maiores: quer dizer que a sua luz foi emitida quando o Universo tinha apenas um a três mil milhões de anos.
“Os dados do Herschel dizem-nos como estas galáxias estão a produzir ferozmente e prolificamente estrelas”, diz Seb Oliver da Universidade de Sussex, Reino Unido, e investigador principal do programa HerMES Key, no âmbito do qual os dados foram recolhidos.

“Combinando esta informação com as distâncias fornecidas pelos dados do Keck, podemos descobrir a contribuição das galáxias starburst para a quantidade total de estrelas produzidas ao longo da história do Universo.”

Como é que um número tão grande de galáxias starburst se formou durante os primeiros mil milhões de anos de existência do Universo é uma questão vital para os estudos sobre a formação e evolução das galáxias.

Uma das principais teorias propõe que uma colisão entre duas galáxias jovens poderia ter acendido uma intensa curta fase de formação de estrelas.

Outra teoria especula que, quando o Universo era jovem, as galáxias individuais tinham muito mais gás de combustão disponível para se alimentarem, permitindo maiores taxas de formação de estrelas, sem a necessidade de colisões.

“É um tema muito debatido que exige detalhes sobre a forma e a rotação das galáxias antes de poder ser resolvido”, acrescenta o Dr. Casey.

“Antes do Herschel, o maior levantamento semelhante de starbursts distantes envolveu apenas 73 galáxias. Nesta investigação combinada com os telescópios Keck, conseguimos melhorar o recenseamento desta população de galáxias tão importante por um factor de dez”, acrescenta Göran Pilbratt, cientista do projeto Herschel da ESA.

Notes for Editors

“A redshift survey of Herschel far-infrared selected starbursts and implications for obscured star formation” and “A population of z > 2 far-infrared Herschel-SPIRE selected starbursts,” by C. Casey et al., are published in the Astrophysical Journal.

The Herschel survey was part of the Herschel Multi-tiered Extragalactic Survey (HerMES), in which a 4 x 4 degree field mapped at 250, 350 and 500 microns by Herschel’s SPIRE instrument in 16 hours revealed 7000 sources.

The redshifts of 767 of these galaxies were obtained by the W.M Keck Observatory on Mauna Kea, Hawai‘i, using the Keck I Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) and the Keck II DEep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS).

Herschel is an ESA space observatory with science instruments provided by European-led Principal Investigator consortia and with important participation from NASA. SPIRE measures the intensity of the radiation emitted by an astronomical object, in three bands centred on 250, 350 and 500 microns. It was designed and built by a nationally-funded consortium led by Cardiff University; the consortium includes France, Canada, China, Italy, Spain, Sweden, and the US.

For more information, please contact:
 
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int

Caitlin Casey
Hubble Fellow
Institute for Astronomy, University of Hawai‘i
Tel: +1 808 956 3903
Email: cmcasey@ifa.hawaii.edu

Seb Oliver
Principal Investigator of the HerMES Key Programme
University of Sussex, United Kingdom
Tel: +44 7971 019161
Email: S.Oliver@sussex.ac.uk

Göran Pilbratt
ESA Herschel Project Scientist
Tel: +31 71 565 3621
Email: gpilbratt@rssd.esa.int