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Astronomia07/04/2022

Descoberta a galáxia mais distante de todos os tempos

A galáxia HD1 (objeto em vermelho) aparece no centro da imagem em destaque. Crédito: Harikane et al.

07/04/22 - 09h10min

Uma equipe internacional de astrônomos localizou o objeto astronômico mais distante de todos os tempos: uma galáxia. Batizada de HD1, a galáxia candidata está a cerca de 13,5 bilhões de anos-luz de distância e é descrita em artigo publicado na revista The Astrophysical Journal. Em outro artigo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, os cientistas começaram a especular exatamente o que é a galáxia.

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

“Responder a perguntas sobre a natureza de uma fonte tão distante pode ser um desafio”, disse Fabio Pacucci, principal autor do estudo publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, coautor do artigo publicado na The Astrophysical Journal e astrônomo do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (EUA). “É como adivinhar a nacionalidade de um navio pela bandeira que ele ostenta, estando longe em terra, com o navio no meio de um vendaval e neblina densa. Pode-se ver algumas cores e formas da bandeira, mas não ela em sua totalidade. Em última análise, é um longo jogo de análise e exclusão de cenários implausíveis.”

Taxa incrível

A HD1 é extremamente brilhante em luz ultravioleta. Para explicar isso, “alguns processos energéticos estão ocorrendo lá ou, melhor ainda, ocorreram há alguns bilhões de anos”, afirmou Pacucci.

No início, os pesquisadores assumiram que a HD1 era uma galáxia padrão starburst, uma galáxia que está criando estrelas em uma taxa alta. Mas depois de calcular quantas estrelas a HD1 estava produzindo, eles obtiveram “uma taxa incrível – a HD1 estaria formando mais de 100 estrelas a cada ano. Isso é pelo menos 10 vezes mais do que esperamos para essas galáxias“.

Foi quando a equipe começou a suspeitar que a HD1 pode não estar formando estrelas normais do dia a dia.

“A primeira população de estrelas que se formou no universo era mais massiva, mais luminosa e mais quente do que as estrelas modernas”, disse Pacucci. “Se assumimos que as estrelas produzidas na HD1 são essas primeiras estrelas, ou População III, suas propriedades podem ser explicadas mais facilmente. Na verdade, as estrelas da População III são capazes de produzir mais luz ultravioleta do que as estrelas normais, o que poderia esclarecer a luminosidade ultravioleta da HD1.”

Buraco negro supermassivo

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. Se for esse o caso, seria de longe o primeiro buraco negro supermassivo conhecido pela humanidade, observado muito mais perto do Big Bang em comparação com o atual detentor do recorde.

“A HD1 representaria um bebê gigante na sala de parto do universo primitivo”, disse Avi Loeb, astrônomo do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian e coautor do estudo publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters. “Ele quebra o redshift (desvio para o vermelho) de quasar mais alto já registrado por quase um fator de dois, um feito notável.”

A HD1 foi descoberto após mais de 1.200 horas de observação com o Telescópio Subaru, o Telescópio VISTA, o Telescópio Infravermelho do Reino Unido e o Telescópio Espacial Spitzer.

“Foi um trabalho muito difícil encontrar a HD1 em mais de 700 mil objetos”, disse Yuichi Harikane, astrônomo da Universidade de Tóquio (Japão) 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 um pouco de arrepios quando a encontrei.”

Distância verificada

A equipe então realizou observações de acompanhamento usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) para confirmar a distância, que é 100 milhões de anos-luz a mais do que a GN-z11, atual detentora do recorde da galáxia mais distante.

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, a 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.

“Formando-se algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, um buraco negro na HD1 deve ter crescido a partir de uma semente massiva a uma taxa sem precedentes”, disse Loeb. “Mais uma vez, a natureza parece ser mais imaginativa do que nós.”

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Alma