Astrônomos descobriram uma das mais jovens galáxias no universo distante, com estrelas formadas 13,5 bilhões de anos atrás, meros 200 milhões de anos após o Big Bang. A descoberta levanta questões a respeito de quando as primeiras galáxias surgiram, e como o universo primevo evoluiu.O Telescópio Espacial Hubble da NASA foi o primeiro a identificar a galáxia recém-descoberta. Observações detalhadas do Observatório W.M. Keck em Mauna Kea, Havaí revelaram que a luz observada data de quando o universo tinha apenas 950 mihões de anos de idade; o universo formado cerca de 13,7 bilhões de anos atrás.
Dados em infravermelho de ambos, Hubble e da fase pós-refrigerante, ou "morna," da missão do Telescópio Espacial Spitzer revelaram que as estrelas da galáxia estão bem maduras, o que significa que elas devem ter se formado quando o universo era um bebê.
"Isso desafia teorias de quão cedo as galáxias se formaram nos primeiros anos do universo," disse Johan Richard do Centro de Pesquisas Astronômicas de Lyon, Universidade de Lyon 1, na França, autor principal de um novo estudo aceito para publicação no Monthly Notices da Real Sociedade Astronômica. "Poderia até ajudar a resolver o mistério de como a bruma de hidrogênio que preencheu o universo primitivo clareou."
Esta galáxia não é a mais distante já observada, mas é uma das mais jovens a serem observadas com tamanha clareza. Normamente, galáxias como esta são extremamente esmaecidas e difíceis de estudar, mas, neste caso, a natureza deu aos astrônomos uma lente de aumento cósmica. A imagem da galáxia está sendo aumentada pela gravidade de um massivo aglomerado de galáxias estacionado à sua frente, fazendo-a parecer 11 vezes mais brilhante. Este fenômeno é chamado lente gravitacional.
"Sem essa enorme lente espacial, nós não poderíamos estudar galáxias tão esmaecidas com os instrumentos atuais de observação," disse o coautor Eiichi Egami da Universidade do Arizona em Tucson. "Graças à natureza, nós temos esta grande oportunidade de ver nosso universo como era eões atrás."
As descobertas podem ajudar a explicar como o universo se tornou "reionizado". Em algum ponto da história recente do nosso universo, ele transitou das chamadas eras escuras a um período de luz, quando as primeiras estrelas e galáxias entraram em ignição. Esta luz estelar de átomos de hidrogênio neutro ionizado flutuando pelo espaço, dando-lhes uma carga. Luz ultravioleta poderia então viajar livre através do que era antes uma bruma obscurescente.
A descoberta de uma galáxia com estrelas formadas apenas 200 milhões de anos após o big bang ajuda astronômos a provar sua época de reionização cósmica. Quando essa galáxia estava se desenvolvendo, suas estrelas quentes e jovens teriam ionizado enormes quantidades de gás hidrogênio neutro no espaço intergalático. Uma população de galáxias similares provavelmente também contribuíram com essa reionização, mas elas são muito tênues para ser vistas sem os efeitos magnificantes das lentes gravitacionais.
O Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, programado para ser lançado mais tarde nesta década, conseguirá ver essas galáxias apagadas sem magnificação. Um successor do Hubble e do Spitzer, o JWST verá a luz infravermelha da população oculta das galáxias primevas. Em consequência, a missão irá revelar alguns dos mais bem escondidos segredos do universo.
"Ver uma galáxia como ela parecia próxima do começo do universo é um feito inspirador de admiração tornado possível por novas tecnologias e o efeito fortuito das lentes gravitacionais," disse Jon Morse, diretor da Divisão de Astrofísica da NASA na sede da agência, em Washington. "Observações como esta abrem uma janela para o espaço e o tempo, mas mais importante, elas inspiram o trabalho futuro de um dia olhar as estrelas que acenderam o universo após o big bang." - Fiat Lux.
Astronomers have uncovered one of the youngest galaxies in the distant universe, with stars that formed 13.5 billion years ago, a mere 200 million years after the Big Bang. The finding addresses questions about when the first galaxies arose, and how the early universe evolved.
NASA's Hubble Space Telescope was the first to spot the newfound galaxy. Detailed observations from the W.M. Keck Observatory on Mauna Kea in Hawaii revealed the observed light dates to when the universe was only 950 million years old; the universe formed about 13.7 billion years ago.
Infrared data from both Hubble and the post-coolant, or "warm," phase of NASA's Spitzer Space Telescope mission revealed the galaxy's stars are quite mature, which means they must have formed when the universe was just a toddler.
"This challenges theories of how soon galaxies formed in the first years of the universe," said Johan Richard of the Centre de Recherche Astronomique de Lyon, Université Lyon 1 in France, lead author of a new study accepted for publication in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "It could even help solve the mystery of how the hydrogen fog that filled the early universe was cleared."
This galaxy is not the most distant ever observed, but it is one of the youngest to be observed with such clarity. Normally, galaxies like this one are extremely faint and difficult to study, but, in this case, nature has provided the astronomers with a cosmic magnifying glass. The galaxy's image is being magnified by the gravity of a massive cluster of galaxies parked in front of it, making it appear 11 times brighter. This phenomenon is called gravitational lensing.
"Without this big lens in space, we could not study galaxies this faint with currently available observing facilities," said co-author Eiichi Egami of the University of Arizona in Tucson. "Thanks to nature, we have this great opportunity to see our universe as it was eons ago."
The findings may help explain how the early universe became "reionized." At some point in our universe's early history, it transitioned from the so-called dark ages to a period of light, as the first stars and galaxies began to ignite. This starlight ionized neutral hydrogen atoms floating around in space, giving them a charge. Ultraviolet light could then travel unimpeded through what had been an obscuring fog.
The discovery of a galaxy possessing stars that formed only 200 million years after the big bang helps astronomers probe this cosmic reionization epoch. When this galaxy was developing, its hot, young stars would have ionized vast amounts of the neutral hydrogen gas in intergalactic space. A population of similar galaxies probably also contributed to this reionization, but they are too faint to see without the magnifying effects of gravitational lensing.
NASA's James Webb Space Telescope (JWST), scheduled to launch later this decade, will be able to see these faint galaxies lacking magnification. A successor to Hubble and Spitzer, JWST will see infrared light from the missing population of early galaxies. As a result, the mission will reveal some of our universe's best-kept secrets.
"Seeing a galaxy as it appeared near the beginning of the universe is an awe-inspiring feat enabled by innovative technology and the fortuitous effect of gravitational lensing," said Jon Morse, NASA's Astrophysics Division director at the agency's headquarters in Washington. "Observations like this open a window across space and time, but more importantly, they inspire future work to one day peer at the stars that lit up the universe following the big bang." - Fiat Lux
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