Uma equipe de astrônomos liderada por Takatoshi Shibuya (Pós-Graduação da Universidade de Estudos Avançados, Japão), Dr. Nobunary Kashikawa (Observatório Astronómico Nacional do Japão), Dr. Kazuaki Ota (Universidade de Kyoto) e Dr. Masanori Iye (Observatório Astronómico Nacional do Japão), usou os Telescópios Subaru e Keck para descobrir a galáxia mais distante até à data, SXDF-NB1006-2, a uma distância de 12,91 bilhões de anos-luz da Terra. Esta galáxia está ligeiramente mais longe que GN-108036, que o Subaru descobriu o ano passado e que detinha o recorde de galáxia mais longínqua descoberta. Em adição, a equipe de pesquisa verificou que a proporção de hidrogênio gasoso neutro no Universo com a idade de 750 milhões de anos, era maior do que a de hoje em dia. Estes achados ajudam-nos a compreender a natureza do Universo primitivo durante a "alvorada cósmica", quando a luz de antigos objetos e estruturas celestes apareceram a partir da escuridão. Os astrônomos pensam que o nosso Universo começou há 13,7 bilhões de anos com o Big Bang. As extremas temperaturas e densidades desta explosão decresceram rapidamente à medida que o seu volume aumentava. Plasma cósmico quente, composto principalmente por prótons e elétrons, recombinaram-se para formar átomos de hidrogênio neutro 380.000 anos após o Big Bang; este foi o início da "idade das trevas" cósmicas. A partir daí, o gás continuou a arrefecer e a flutuar em densidade. Cerca de 200 a 500 milhões de anos após o Big Bang, as partes densas das nuvens de hidrogênio neutro contraíram-se sobre a sua própria gravidade, e formaram as primeiras estrelas e galáxias. A radiação desta primeira geração de estrelas começou a aquecer e a reionizar o hidrogênio no espaço à volta, eventualmente levando à reionização de todo o Universo. Esta foi a era da "reionização cósmica" ou "alvorada cósmica". A equipe científica focou o seu estudo na identificação da época exata da alvorada cósmica num esforço de responder a grandes questões astronômicas acerca da história do Universo. Como é que os investigadores desenharam este estudo para explorar uma altura tão antiga e extremamente distante? Os seus primeiros passos foram o estudo de galáxias distantes e a medição dos seus números e brilhos. Dado que a luz do Universo distante demora tempo a chegar até à Terra, a identificação de galáxias mais distantes permite aos astrônomos traçarem o passado e localizarem a época da alvorada cósmica. No entanto, o hidrogênio neutro no espaço intergaláctico reduziu a luz das galáxias antes da alvorada cósmica e tornou-as mais difíceis de observar. Como a equipe necessitava de pesquisar uma vasta área em busca de objetos do Universo muito distante, usaram o foco principal do Telescópio Subaru (Suprime-Cam) para as suas observações iniciais. A Suprime-Cam captura imagens de objetos num campo de visão largo com o espelho principal de 8,2 metros do Telescópio, famoso por descobrir galáxias tênues e muito distantes, medindo posteriormente a quantidade de hidrogênio neutro no Universo jovem. A utilização da Suprime-Cam ficou ainda mais apelativa com a instalação, em 2008, de novos detectores com uma sensibilidade aproximadamente duas vezes maior que a dos seus antecessores, particularmente em desvios para o vermelho. Armados com os olhos mais sensíveis do mundo, os cientistas levaram a cabo estudos de galáxias extremamente distantes (para lá de um desvio para o vermelho de 7, onde a maioria da libertação energética das galáxias está). Para refinar ainda mais o estudo, uma equipe liderada pelo Dr. Iye construiu um novo filtro especial com o nome de NB1006 através do qual podiam seletivamente identificar a luz de galáxias distantes a um desvio para o vermelho de quase 7,3. A equipe usou a Suprime-Cam, juntamente com os seus novos detectores altamente sensíveis, acoplados com o filtro NB1006 para observar em detalhe duas regiões específicas do céu: o Campo Profundo do Subaru e o Campo Profundo do Subaru/XMM-Newton. Após um total de 37 horas em 7 noites de observações, a equipe processou cuidadosamente as imagens que tinham obtido. Shibuya mediu a cor de 58.733 objetos nas imagens e identificou quatro galáxias com um desvio para o vermelho de 7,3. Uma investigação cuidadosa da variação do brilho destes objetos fez com que a equipe refinasse a lista de candidatos para duas galáxias. Seguidamente, a equipe necessitou fazer observações espectrográficas para confirmar a natureza destes candidatos. Observaram as duas galáxias com dois espectrógrafos, o FOCAS (Faint Object Camera and Spectrograph) do Telescópio Subaru e o DEIMOS (Deep Imaging Multi-Object Spectrograph) do Telescópio Keck, e identificaram o candidato para o qual a linha característica da emissão de galáxias distantes podia ser detectada. A equipe descobriu que a proporção de hidrogênio neutro aumentava no Universo longínquo. Concluíram que cerca de 80% do hidrogênio gasoso do Universo distante, há 12,91 bilhões de anos e com um desvio para o vermelho de 7,2, era neutro. Em resumo, estes cuidadosos planos e procedimentos, incluindo a eliminação apropriada de contaminações que poderiam dar azo a resultados falsos, resultaram na descoberta bem sucedida e confirmação da galáxia mais distante já observada: SXDF-NB1006-2. Além disso, os achados deram à equipe confiança de que estavam observando um objeto durante a última fase da alvorada cósmica. Embora a descoberta de uma galáxia nesta época crítica é só por si excitante, não é uma amostra suficiente para a sua caracterização. A medição precisa do número de galáxias durante a alvorada cósmica requer estudos ainda mais sensíveis. A instalação, planejada para 2012, do novo instrumento do Subaru, o Hyper Suprime-Cam (HSC) permitirá aos investigadores observar um campo de visão sete vezes maior do que o que a Suprime-Cam permite e abrirá a porta a uma grande amostra de galáxias para lá do desvio para o vermelho de 7. As observações com o HSC são passos em frente na descoberta dos períodos negros do Universo e na compreensão das propriedades físicas e formação das primeiras estrelas e galáxias. Shibuya resumiu os objetivos seguintes e as esperanças da equipe: "ao fazermos estudos com o HSC em busca de galáxias distantes para lá do desvio para o vermelho 7, conseguiremos descobrir os mecanismos da reionização cósmica de vários modos, não só ao investigar os seus números e brilho." O Dr. Iye, líder do projecto TMT (Thirty Meter Telescope) do Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), acrescenta: "temos estado a esticar os limites de um telescópio de classe 8-10 m para detectar galáxias distantes. O espelho de 30 metros do TMT será capaz de recolher dez vezes mais luz do que os maiores telescópios atuais e detectar a tênue luz de galáxias até um desvio para o vermelho de 14. Não está longe o dia em que os mistérios da idade das trevas do Universo e que as propriedades físicas das primeiras galáxias sejam reveladas." Estes resultados serão publicados na edição de 20 de Junho da revista Astrophysical Journal.
Créditos: Astronomia On-line
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