"A galáxia mais distante já vista!" Não ouvimos isso antes? (Veja aqui e aqui, por exemplo.) Embora seja verdade que os astrônomos continuam a recuar no tempo com melhores instrumentos, há desafios fundamentais para observar e medir as distâncias das galáxias mais antigas do cosmos.
É por isso que essa nova observação de uma galáxia que se formou cerca de 700 milhões de anos após o Big Bang é significativa. Enquanto dezenas de galáxias foram identificadas que se formaram naquela época, os astrônomos mediram apenas distâncias precisas para cinco delas. Essa galáxia marca a sexta e é a mais distante do grupo. Talvez ainda mais importante do que a medição da distância, os pesquisadores determinaram que esta galáxia deu à luz novas estrelas com mais de 100 vezes a taxa que a Via Láctea faz hoje. Isso indica que as primeiras galáxias podem ter sido mais agressivas com a formação de estrelas do que se pensava anteriormente.
Um novo artigo publicado em Natureza (aviso paywall) descreve a medição do desvio para o vermelho de uma galáxia identificada no CANDELS, que usa o espectrógrafo de infravermelho no telescópio Keck no Havaí. Por causa dessa grande distância, o Telescópio Espacial Hubble não vê a galáxia em suas bandas ópticas, mas é uma fonte brilhante de infravermelho, tanto para o Hubble quanto para o Telescópio Espacial Spitzer. O desvio para o vermelho, se você se lembra, é uma medida da rapidez com que uma galáxia parece se afastar de nós à medida que o Universo se expande; quanto maior o desvio para o vermelho, mais distante está a galáxia - e, portanto, há mais tempo emite a luz que vemos. À medida que o Universo cresce, ele aumenta o comprimento de onda da luz proporcionalmente. Dessa maneira, a luz visível ou mesmo a emissão ultravioleta comum nas estrelas é deslocada para a parte infravermelha do espectro.
Nesse caso, os astrônomos mediram o desvio para o vermelho da galáxia z8_GND_5296 (existe um nome memorável para você) em 7,51, o que se traduz em aproximadamente 13 bilhões de anos-luz de distância. Eles determinaram esse número medindo a emissão de Lyman alfa (Ly α) do gás hidrogênio, que é muito comum e difícil de medir em distâncias tão grandes. A luz Ly α do hidrogênio gasoso em nossa localização é de cerca de 122 nanômetros, firmemente na parte ultravioleta do espectro, mas a emissão correspondente de z8_GND_5296 é de cerca de 1034 nanômetros, que é infravermelho. (Para obter o desvio para o vermelho, divida o número maior pelo menor e subtraia 1. Infelizmente, a relação entre o desvio para o vermelho e a distância não é tão simples assim.)
No entanto, nem toda galáxia a distâncias comparáveis possui emissões mensuráveis de Ly α: algo parece estar impedindo que grande parte dessa luz chegue até nós. A idéia principal é o gás intergalático neutro que espalha a luz, mas existem poucas galáxias observadas para confirmar essa hipótese. Como resultado, embora existam dezenas de galáxias com desvio para o vermelho maior que 7 (determinadas não pelo espectro, mas pela cor aparente da galáxia), o desvio para o vermelho não pode ser verificado duas vezes para a maioria. Este artigo relata 43 galáxias primitivas, mas apenas uma amostra teve emissões mensuráveis de Ly α.
Mais interessante, a galáxia z8_GND_5296 é relativamente rica em "metais": elementos mais pesados que o hélio. Como esses elementos são produzidos pelas estrelas e não pelo Big Bang, isso indica um ciclo muito rápido de nascimento e morte de estrelas, mesmo quando a galáxia emite a luz que observamos.
Para apoiar essa afirmação, os autores do presente estudo descobriram que z8_GND_5296 e uma galáxia semelhante designada GN 108036 têm taxas extremamente altas de formação de estrelas, convertendo o equivalente a 330 Suns em massa em novas estrelas. É mais de 100 vezes a taxa de formação estelar da Via Láctea e comparável a algumas das galáxias mais extremas formadoras de estrelas. Como se pensava que essas galáxias eram raras, os astrônomos talvez precisem revisar suas estimativas sobre a rapidez com que novas estrelas foram criadas nas galáxias primitivas.
Não importa o que aconteça, será interessante ver como são as outras galáxias primárias à medida que nossas observações melhoram. Sem isso, não saberemos se z8_GND_5296 é uma raridade em sua formação estelar extrema ou entenderemos por que é relativamente brilhante nas emissões de Ly α enquanto seus irmãos não o são. E talvez encontremos a divisão no tempo entre a era sem galáxias e as primeiras galáxias a se formar.
