Astrônomos acabam de identificar a galáxia mais distante já descoberta

Brilhando apenas cerca de 300 milhões de anos após o Big Bang, pode ser o lar das estrelas mais antigas do universo ou do primeiro buraco negro supermassivo conhecido pela humanidade.

Uma equipe internacional de astrônomos, incluindo pesquisadores do Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, descobriu o objeto astronômico mais distante já visto: uma galáxia.

Batizada de HD1, a galáxia candidata está a cerca de 13,5 bilhões de anos-luz de distância – superando assim a estrela mais distante recentemente descoberta pelo Hubble . A descoberta é descrita hoje no The Astrophysical Journal . Em um artigo publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters , os cientistas começaram a especular o que exatamente é a galáxia.

A equipe propõe duas ideias: HD1 pode estar formando estrelas a uma taxa surpreendente e possivelmente abrigar estrelas da População III (as primeiras estrelas do universo) que, até agora, nunca foram observadas. Alternativamente, HD1 pode conter um buraco negro supermassivo com cerca de 100 milhões de vezes a massa do nosso Sol.

“Responder a perguntas sobre a natureza de uma fonte tão distante pode ser um desafio”, disse Fabio Pacucci, principal autor de um dos estudos e astrônomo do Centro de Astrofísica. “É como adivinhar a nacionalidade de um navio pela bandeira que ele arvora, estando longe em terra, com o navio no meio de um vendaval e neblina densa. Talvez algumas cores e formas da bandeira possam ser vistas, mas não todas. Em última análise, é um longo jogo de análise e exclusão de cenários implausíveis.

HD1 é extremamente brilhante em luz ultravioleta. Para explicar isso, “alguns processos energéticos estão acontecendo lá ou, melhor ainda, aconteceram há bilhões de anos”, explicou o astrônomo.

A princípio, os pesquisadores assumiram que HD1 era uma galáxia starburst padrão, uma galáxia que está criando estrelas em alta velocidade. Mas depois de calcular quantas estrelas HD1 estava produzindo, eles chegaram a uma taxa incrível: HD1 estaria formando mais de 100 estrelas por ano, o que é pelo menos 10 vezes maior do que o esperado para essas galáxias.

Foi quando a equipe começou a suspeitar que essa galáxia distante pode não estar formando estrelas normais e cotidianas.

“A primeira população de estrelas a se formar no universo era mais massiva, mais luminosa e mais quente do que as estrelas modernas”, observou Pacucci. “Se assumirmos que as estrelas produzidas em HD1 são essas estrelas precoces ou da População III, suas propriedades podem ser explicadas mais facilmente. De fato, as estrelas da População III são capazes de produzir mais luz ultravioleta do que as estrelas normais, o que poderia esclarecer a extrema luminosidade ultravioleta do HD1.”

No entanto, um buraco negro supermassivo também poderia explicar a extrema luminosidade do HD1. À medida que engole grandes quantidades de gás, a região ao redor do buraco negro pode emitir fótons de alta energia.

Se for esse o caso, seria de longe o buraco negro supermassivo mais antigo conhecido pela humanidade, observado muito mais perto do Big Bang em comparação com o atual recordista.

“HD1 representaria um bebê gigante na sala de parto do universo primitivo”, comparou Avi Loeb, astrônomo do Centro de Astrofísica e coautor do estudo no MNRAS. “Ele quebra o redshift de quasar mais alto registrado por quase um fator de dois, um feito notável”.

O HD1 foi descoberto após mais de 1.200 horas de observação com o Telescópio Subaru, o Telescópio VISTA, o Telescópio Infravermelho do Reino Unido e o Telescópio Espacial Spitzer.

“Foi um trabalho muito difícil encontrar HD1 entre mais de 700.000 objetos”, disse Yuichi Harikane, astrônomo da Universidade de Tóquio que descobriu a galáxia. “A cor vermelha do HD1 combinava com as características esperadas de uma galáxia a 13,5 bilhões de anos-luz de distância surpreendenteme e bem, me dando um pouco de arrepios quando a encontrei.”

A equipe então fez observações de acompanhamento usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para confirmar a distância, que é 100 milhões de anos-luz mais longe do que GN-z11 , o atual detentor do recorde para a galáxia mais distante.

Usando o Telescópio Espacial James Webb, a equipe de pesquisa em breve observará novamente o HD1 para verificar sua distância da Terra. Se os cálculos atuais estiverem corretos, HD1 será a galáxia mais distante e mais antiga já registrada.

As mesmas observações permitirão que a equipe se aprofunde na identidade do HD1 e confirme se uma de suas teorias está correta.

“Formado algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, um buraco negro em HD1 deve ter crescido a partir de uma semente massiva a uma taxa sem precedentes. Mais uma vez, a natureza parece ser mais imaginativa do que nós”, concluiu Loeb.