Uma rara galáxia primordial | Rare galaxy at dawn of time

Astrônomos utilizando o telescópios espaciais Spitzer e Hubble da NASA descobriram que uma das galáxias mais longínquas conhecidas está expelindo estrelas a um ritmo extremamente alto. A galáxia em formato de gota, denominada GN-108036, é a galáxia mais brilhante encontrada até hoje a uma distância tão grande.

A galáxia está a 12,9 bilhões de anos-luz de distância. Dados obtidos com o Spitzer e o Hubble foram utilizados para medir a alta velocidade de geração de estrelas da galáxia, equivalente a cerca de 100 sóis por ano. Para comparar a Via Láctea é cerca de 5 vezes maior, com massa 100 vezes superior à de GN-108036, mas produz cerca de 30 vezes menos estrelas por ano.

"A descoberta é surpreendente porque em pesquisas anteriores não haviam sido encontradas galáxias brilhantes assim nos primórdios do universo," disse Mark Dickinson do Observatório Nacional de Astronomia Óptica, em Tucson, Arizona, Estados Unidos.

A GN-108036 está quase no início dos tempos, apenas 750 milhões de anos após a criação do universo, 13,7 bilhões de anos atrás, na explosão do "Big Bang." Sua luz levou 12,9 bilhões de anos para chegar até nós, portanto estamos vendo a galáxia como ela era em um passado muito longínquo.

Astrônomos usam como referência para a distância de objetos celestes um número chamado "desvio para o vermelho," que está relacionado à quantidade de luz cujas ondas foram esticadas, tornando-se mais longas, comprimentos de onda mais avermelhados em consequência da expansão do universo. Objetos com desvios maiores para o vermelho estão mais distantes e são vistos no tempo passado. A GN-108036 tem um desvio para o vermelho de 7,2. Somente algumas galáxias obtiveram confirmação de desvio para o vermelho superior a 7, e apenas duas delas foram consideradas mais distantes do que a GN-108036.

Observações em infravermelho feitas pelo Spitzer e Hubble foram fundamentais para a avaliação da atividade de formação estelar da galáxia. Astrônomos ficaram surpresos ao ver umas explosão de formação estelar tão grande como essa porque a galáxia é muito pequena e pertence a uma era cósmica tão remota. Quando as galáxias se formaram pela primeira vez no passado, nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang, elas eram muito menores do que hoje em dia, e tinham ainda que aumentar sua massa.

Naquela época, quando o universo se expandiu e resfriou após seu início explosivo,  átomos de hidrogênio espalhados pelo cosmos formaram um espesso nevoeiro que não pode ser visto com luz ultravioleta. Esse período, antes de as primeiras estrelas e galáxias se formarem e iluminarem o universo, é chamado de "período das trevas." Que terminou quando a luz das galáxias iniciais queimou, ou "ionizou," o gás opaco, tornando-o transparente. Galáxias similares a GN-108036 podem ter tido um importante papel nesse evento.

"A alta taxa de formação estelar de GN-108036 significa que ela estava aumentando rapidamente sua massa cerca de 750 milhões de anos após o Big Bang, quando o universo tinha apenas 5% de sua idade atual," disse Bahram Mobasher, integrante da equipe, da Universidade da Califórnia, Riverside. "Essa foi portanto provavelmente uma ancestral das galáxias massivas e evoluídas que se vê atualmente."

Astronomers using NASA's Spitzer and Hubble space telescopes have discovered that one of the most distant galaxies known is churning out stars at a shockingly high rate. The blob-shaped galaxy, called GN-108036, is the brightest galaxy found to date at such great distances.

The galaxy, which was discovered and confirmed using ground-based telescopes, is 12.9 billion light-years away. Data from Spitzer and Hubble were used to measure the galaxy's high star production rate, equivalent to about 100 suns per year. For reference, our Milky Way galaxy is about five times larger and 100 times more massive than GN-108036, but makes roughly 30 times fewer stars per year.

"The discovery is surprising because previous surveys had not found galaxies this bright so early in the history of the universe," said Mark Dickinson of the National Optical Astronomy Observatory in Tucson, Arizona, US.

GN-108036 lies near the very beginning of time itself, a mere 750 million years after our universe was created 13.7 billion years ago in an explosive "Big Bang." Its light has taken 12.9 billion years to reach us, so we are seeing it as it existed in the very distant past.

Astronomers refer to the object's distance by a number called its "redshift," which relates to how much its light has stretched to longer, redder wavelengths due to the expansion of the universe. Objects with larger redshifts are farther away and are seen further back in time. GN-108036 has a redshift of 7.2. Only a handful of galaxies have confirmed redshifts greater than 7, and only two of these have been reported to be more distant than GN-108036.

Infrared observations from Spitzer and Hubble were crucial for measuring the galaxy's star-formation activity. Astronomers were surprised to see such a large burst of star formation because the galaxy is so small and from such an early cosmic era. Back when galaxies were first forming, in the first few hundreds of millions of years after the Big Bang, they were much smaller than they are today, having yet to bulk up in mass.

During this epoch, as the universe expanded and cooled after its explosive start, hydrogen atoms permeating the cosmos formed a thick fog that was opaque to ultraviolet light. This period, before the first stars and galaxies had formed and illuminated the universe, is referred to as the "dark ages." The era came to an end when light from the earliest galaxies burned through, or "ionized," the opaque gas, causing it to become transparent. Galaxies similar to GN-108036 may have played an important role in this event.

"The high rate of star formation found for GN-108036 implies that it was rapidly building up its mass some 750 million years after the Big Bang, when the universe was only about five percent of its present age," said Bahram Mobasher, a team member from the University of California, Riverside. "This was therefore a likely ancestor of massive and evolved galaxies seen today."