A imagem à esquerda mostra uma parte do nosso céu, chamada campo de Boötes, sob luz infravermelha, enquanto a imagem à direita mostra um brilho infravermelho misterioso de fundo capturado pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA na mesma região do céu. / JPL-Caltech
O que causa o misterioso brilho da radiação visto em todo o céu por telescópios infravermelhos? A resposta pode estar em uma combinação de conceitos que são relativamente novos no campo da astronomia e são um tanto controversos também. Estrelas desonestos que foram expulsas de galáxias podem ser incorporadas em halos de matéria escura que foram teorizados para cercar galáxias. Embora esses halos de matéria escura anteriormente tenham sido detectados indiretamente apenas pela observação de seus efeitos gravitacionais, eles também podem manter a fonte do enigmático brilho de fundo da radiação.
"O brilho infravermelho do fundo do céu tem sido um enorme mistério", disse Asantha Cooray, da Universidade da Califórnia em Irvine, principal autora da nova pesquisa publicada hoje na revista Nature. “Temos novas evidências de que essa luz é das estrelas que permanecem entre as galáxias. Individualmente, as estrelas são muito fracas para serem vistas, mas achamos que estamos vendo seu brilho coletivo. ”
O brilho coletivo é do "interhalo" de halos de matéria escura que permeiam o Universo, e pode responder à grande questão de por que a quantidade de luz observada excede a quantidade de luz emitida por galáxias conhecidas.
“Galáxias existem em halos de matéria escura que são muito maiores que as galáxias; quando as galáxias se formam e se fundem, o halo da matéria escura fica maior e as estrelas e o gás afundam no meio do halo ”, disse Edward L. (Ned) Wright, da UCLA, e membro da equipe que usou o Telescópio Espacial Spitzer para procure a fonte da luz infravermelha. "O que estamos dizendo é que uma estrela em mil não faz isso e, em vez disso, é distribuída como matéria escura. Você não pode ver muito bem a matéria escura, mas estamos propondo que ela realmente tenha algumas estrelas - apenas um décimo de 1% do número de estrelas na parte brilhante da galáxia. Uma estrela em mil é retirada da galáxia visível e distribuída como a matéria escura.
O halo da matéria escura não é totalmente escuro, disse Wright. "Uma pequena fração, um décimo de um por cento das estrelas da galáxia central foi espalhada no halo, e isso pode produzir as flutuações que vemos".
Em grandes aglomerados de galáxias, os astrônomos encontraram porcentagens muito mais altas de luz intra-halo, de até 20%, disse Wright.
Para este estudo, Cooray, Wright e colegas usaram o Telescópio Espacial Spitzer para produzir um mapa infravermelho de uma região do céu na constelação de Boötes. A luz viaja para nós há 10 bilhões de anos.
"Presumivelmente, essa luz em halos ocorre em qualquer lugar do céu e simplesmente não foi medida em nenhum outro lugar", disse Wright, que também é o principal investigador da missão WISE (Wide Field Infrared Survey Explorer) da NASA.
"Se realmente entendermos a origem do fundo infravermelho, podemos entender quando toda a luz do universo foi produzida e quanto foi produzida", disse Wright. “A história de toda a produção de luz no universo está codificada nesse cenário. Estamos dizendo que as flutuações podem ser produzidas pelas bordas confusas das galáxias que existiam ao mesmo tempo em que a maioria das estrelas foi criada, cerca de 10 bilhões de anos atrás. "
A luz aparece em um padrão manchado nas imagens do Spitzer.
A nova descoberta está em desacordo com um estudo que saiu neste verão. Alexander "Sasha" Kashlinsky, do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, e sua equipe examinaram o mesmo trecho de céu com Spitzer e propuseram a luz que fazia o padrão incomum vir das primeiras estrelas e galáxias.
No novo estudo, Cooray e colegas analisaram dados de uma porção maior do céu, chamada campo de Bootes, cobrindo um arco equivalente a 50 luas da Terra. Essas observações não foram tão sensíveis quanto as dos estudos do grupo Kashlinsky, mas a escala maior permitiu que os pesquisadores analisassem melhor o padrão da luz infravermelha de fundo.
“Observamos o campo de Bootes com Spitzer por 250 horas”, disse o co-autor Daniel Stern, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, Califórnia. “Estudar o fundo infravermelho fraco era um dos principais objetivos de nossa pesquisa, e projetamos cuidadosamente as observações, a fim de abordar diretamente a questão importante e desafiadora do que causa o brilho do fundo ".
A equipe concluiu que o padrão de luz do brilho infravermelho não é consistente com as teorias e simulações de computador das primeiras estrelas e galáxias. Pesquisadores dizem que o brilho é brilhante demais para ser das primeiras galáxias, que se pensa não serem tão grandes ou tão numerosas quanto as galáxias que vemos ao nosso redor hoje. Em vez disso, os cientistas propõem uma nova teoria para explicar a luz manchada, baseada em teorias da luz estelar "intracluster" ou "intrahalo".
A equipe disse que são necessárias mais pesquisas para confirmar essas descobertas, acrescentando que o Telescópio Espacial James Webb deve ajudar.
"A aguçada visão infravermelha do Telescópio James Webb poderá ver diretamente algumas das primeiras estrelas e galáxias, bem como as estrelas perdidas à espreita entre os arredores de galáxias próximas", disse Eric Smith, vice-gerente de programas do JWST na sede da NASA em Washington. "Os objetos misteriosos que compõem a luz infravermelha de fundo podem finalmente ser expostos."
Fontes: NASA, UCLA
