Nota de Imprensa

Bolha espacial gigante brilha a partir do seu interior

VLT encontra nuvem primordial de hidrogénio alimentada por energia vinda do seu interior

17 de Agosto de 2011

Observações obtidas com o Very Large Telescope do ESO permitiram descobrir a fonte de energia de uma enorme nuvem de gás brilhante no Universo primordial. As observações mostram pela primeira vez que esta “bolha Lyman-alfa” gigante - um dos maiores objetos individuais conhecidos - obtém a sua energia de galáxias presentes no seu interior. A revista Nature publica estes resultados no dia 18 de Agosto.

Uma equipa de astrónomos utilizou o Very Large Telescope do ESO (VLT) para estudar um objeto bastante invulgar chamado bolha Lyman-alfa [1]. Estas estruturas enormes e muito luminosas são geralmente observadas em regiões do Universo primitivo, onde a matéria se concentra. A equipa descobriu que a radiação emitida por uma destas bolhas é polarizada [2]. A luz polarizada é, por exemplo, utilizada no dia-a-dia para criar efeitos 3D no cinema [3]. Esta é a primeira vez que se encontra polarização numa bolha Lyman-alfa, tornando esta observação importante no sentido de nos ajudar a compreender melhor o porquê do brilho intenso destas bolhas.

“Mostrámos pela primeira vez que o brilho destes enigmáticos objetos vem de radiação dispersada, emitida por galáxias brilhantes escondidas no seu interior, em vez de ser o gás espalhado por toda a nuvem que está a brilhar,” explica Matthew Hayes (Universidade de Toulouse, França), autor principal do artigo científico que apresenta estes resultados.

As bolhas Lyman-alfa são alguns dos maiores objetos existentes no Universo: nuvens gigantes de hidrogénio gasoso que podem atingir diâmetros de algumas centenas de milhares de anos-luz (umas quantas vezes maiores que a Via Láctea) e que são tão energéticas como as galáxias mais brilhantes. São encontradas tipicamente a grandes distâncias, por isso vemo-las tal como eram quando o Universo tinha apenas alguns milhares de milhões de anos de idade. São por esta razão objetos importantes para o estudo da formação e evolução de galáxias no Universo primordial. Mas a fonte de energia da sua extrema luminosidade assim como a natureza exata das bolhas tem permanecido pouco clara.

A equipa estudou uma das primeiras bolhas a ser descoberta e também uma das mais brilhantes. Conhecida pelo nome de LAB-1, foi descoberta em 2000 e encontra-se tão distante que a sua radiação levou cerca de 11.5 mil milhões de anos a chegar até nós. Com um diâmetro de cerca de 300 000 anos-luz, é também umas das maiores conhecidas. Possui várias galáxias primordiais no seu interior, incluindo uma galáxia activa [4].

Existem várias teorias que pretendem explicar as bolhas Lyman-alfa. Uma delas supõe que estes objetos brilham quando gás frio é atraído pela gravidade elevada da bolha e consequentemente aquece. Outra supõe que o brilho se deve a objetos brilhantes existentes no seu interior: galáxias com formação estelar elevada, ou que contêm buracos negros que se encontram a atrair matéria. Estas novas observações mostram que a fonte de energia da LAB-1 deve-se, de facto, a galáxias no seu interior ao invés de gás a ser atraído e aquecido.

A equipa testou as duas teorias fazendo medições para saber se a radiação emitida pela bolha se encontrava polarizada. Ao estudar qual a polarização da radiação, os astrónomos podem inferir sobre os processos físicos que lhe dão origem, ou saber o que lhe aconteceu entre a sua emissão e a sua chegada à Terra. Se for refletida ou dispersada torna-se polarizada e este efeito pode ser detectado por um instrumento muito sensível. Medir a polarização da radiação emitida por uma bolha Lyman-alfa é, no entanto, algo bastante difícil, já que estes objetos se encontram muito distantes de nós.

“Estas observações nunca poderiam ter sido feitas sem o VLT e o seu instrumento FORS. Precisávamos claramente de duas coisas: um telescópio com um espelho de, pelo menos, oito metros de diâmetro de modo a poder coletar radiação suficiente, e de uma câmara capaz de medir a polarização da radiação. Não existem muitos observatórios no mundo capazes de oferecer uma tal combinação,” acrescenta Claudia Scarlata (Universidade do Minnesota, EUA), co-autora do artigo.

Ao observar o seu alvo ao longo de cerca de 15 horas com o Very Large Telescope, a equipa descobriu que a radiação emitida pela bolha Lyman-alfa LAB-1 se encontra polarizada num anel em torno da região central e que não existe polarização no centro. Este efeito é praticamente impossível de obter se a radiação for emitido apenas pelo gás que está a ser atraído pela bolha devido à gravidade, mas é precisamente o que se espera se a radiação tiver origem em galáxias embebidas na região central, antes de ser dispersada pelo gás.

Os astrónomos planeiam agora estudar mais objetos deste tipo no sentido de perceberem se os resultados obtidos para a LAB-1 são válidos para outras bolhas.

Notas

[1] O nome vem do facto destas bolhas emitirem radiação com um comprimento de onda característico, conhecida como radiação de “Lyman-alfa”, a qual é produzida quando electrões nos átomos de hidrogénio descem do segundo nível de energia para o nível fundamental.

[2] Quando as ondas de luz são polarizadas, as suas componentes de campo eléctrico e magnético têm uma orientação específica. Na luz não polarizada a orientação dos campos é aleatória, não apresentando nenhuma direção privilegiada.
 
[3] O efeito 3D é criado fazendo com que o olho esquerdo e o direito vejam imagens ligeiramente diferentes. Em alguns cinemas 3D este efeito é conseguido através de luz polarizada: imagens separadas feitas com radiação polarizada de modo diferente são enviadas aos nossos olhos esquerdo e direito através de filtros polarizantes existentes nos óculos.

[4] Galáxias activas são galáxias que se supõe conterem nos seus centros muito brilhantes um buraco negro enorme. A sua luminosidade vem do material que está a ser aquecido à medida que é atraído para o interior do buraco negro.

Informações adicionais

Este trabalho foi apresentado num artigo científico “Central Powering of the Largest Lyman-alpha Nebula is Revealed by Polarized Radiation” de Hayes et al., que será publicado na revista Nature a 18 de Agosto de 2011.

A equipa é composta por Matthew Hayes (Universidade de Toulouse, França e Observatório de Geneve, Suíça), Claudia Scarlata (Universidade do Minnesota, EUA) e Brian Siana (Universidade da California, Riverside, EUA).

O ESO, o Observatório Europeu do Sul, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio da classe dos 40 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

Links

• Artigo científico
• Fotografias do VLT

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Institute of Research into Astrophysics and Planetology
University of Toulouse, Toulouse, France
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Telm: +33 7 77 36 10 70
Email: matthew.hayes@ast.obs-mip.fr

Dr Claudia Scarlata
Institute for Astrophysics, School of Physics and Astronomy
University of Minnesota, Minneapolis, USA
Tel: +1 612 626 1811
Email: scarlata@astro.umn.edu

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1130, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.