Estudantes descobrem galáxia brilhante através de lentes gravitacionais

Descobrir novos objetos no universo é algo magnífico. Imagina quando se é um jovem estudante? Alunos de graduação da Universidade de Chicago descobriram a galáxia mais brilhante vista através de lentes gravitacionais do Universo. A galáxia em questão existia apenas 1,2 bilhão de anos após o Big Bang, quando o universo era super jovem.

Sua descoberta foi possibilitada por observações com a "Câmera da Energia Escura", a DECam, construída para o projeto Dark Energy Survey, no qual o ON tem participação e que, recentemente, também permitiu a descoberta do maior cometa conhecido pelo astrofísico brasileiro radicado nos Estados Unidos, Pedro Bernardinelli.

Batizada de COOL J1241 + 2219, ou simplesmente CJ1241, a galáxia em questão é a mais brilhante já vista através de lentes gravitacionais no início do Universo, sendo cinco vezes mais luminosa do que a que anteriormente era a mais brilhante. Ela está sendo distorcida por um aglomerado de galáxias, atuando como a "lente" em primeiro plano, a cerca de 7,7 bilhões de anos-luz de distância.

Essa é uma descoberta muito interessante. Afinal, CJ1241 oferece uma rara oportunidade de estudar uma galáxia quando o Universo era jovem com mais detalhes do que o habitual.

O arco vermelho é a imagem com lente gravitacional da galáxia CJ1241. O gráfico na parte inferior é o espectro de sua luz, mostrando linhas de absorção e emissão. Crédito: COOL-LAMPS / Universidade de Chicago

O que são lentes gravitacionais?

As lentes gravitacionais são uma previsão da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. Uma lente gravitacional é criada quando a gravidade de um objeto massivo, como um aglomerado de galáxias, no meio do caminho entre o observador e a fonte, distorce o espaço, resultando em um efeito em que a luz dos objetos de fundo é distorcida.

As lentes gravitacionais mais extremas podem esticar imagens de galáxias distantes em arcos muito finos.

Arte mostrando como a gravidade de um aglomerado massivo de galáxias em primeiro plano pode distorcer a luz de galáxias mais distantes.

Crédito: James Josephides

Assim, visando descobrir e caracterizar sistemas raros de lentes gravitacionais fortes foi criada a colaboração COOL-LAMPS . O projeto é baseado no Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Chicago e teve início em dezembro de 2019, durante a pandemia.

E foi através deste projeto que os alunos da Universidade de Chicago descobriram CJ1241.

A descoberta de CJ1241

Para encontrar as lentes gravitacionais, os alunos avaliaram visualmente um conjunto de dados públicos do projeto Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS), capturados pela Dark Energy Camera, que está montada no telescópio Víctor M. Blanco de 4 metros no Observatório Interamericano Cerro Tololo da NOIRLab, no Chile.

Foram quase 270.000 regiões do céu revisadas por ao menos 3 estudantes. Foi enquanto estudavam esses dados que os alunos encontraram CJ1241, localizada em um redshift de 5,04 - redshift, ou desvio para o vermelho, é uma grandeza que reflete a distância da galáxia e também está relacionada à sua velocidade de afastamento de nós, por conta da expansão do universo. Galáxias próximas têm redshift 0, enquanto a galáxia mais distante conhecida, GN-z11, tem redshift aproximadamente 11.

Depois, para saber mais sobre a história da formação estelar da galáxia, o que poderia dar mais detalhes sobre sua evolução, eles utilizaram um espectrógrafo que atua infravermelho próximo (GNIRS) no Telescópio Gemini Norte no Havaí, de 8 metros de diâmetro. Tradicionalmente, o Observatório Gemini oferece tempo de observação para projetos com alto potencial de impacto científico e o Brasil tem acesso a uma parcela de seu tempo de observação.

As observações do GNIRS mostraram que a galáxia distante é massiva e intrinsecamente luminosa em comparação com outras galáxias conhecidas de sua época. Além disso, as observações indicam que CJ1241 não esteve envolvida em nenhuma colisão cósmica, algo que era frequente no início do Universo. Em vez disso, a galáxia apenas formou estrelas a uma taxa relativamente alta por cerca de um bilhão de anos.

“Esperamos que CJ1241 possa ser uma referência para estudos de como as galáxias no início do Universo se formam”, diz Khullar, que agora está conduzindo as próximas observações desta galáxia distante com o Observatório de raios-X Chandra da NASA, o Telescópio Espacial Hubble, e o rádio telescópio Very Large Array e, futuramente, com o Telescópio Espacial James Webb.

Projeto Imagens do Céu Profundo - MCTI

No Brasil, para disseminar o estudo da Astronomia, o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI) está promovendo a primeira edição do Projeto Imagens do Céu Profundo. O objetivo do programa é estimular os educadores a motivar seus alunos no estudo da Astronomia, examinando e discutindo imagens do céu profundo, planetas e objetos menores, como cometas e asteroides. Ao fim dos programa, esses novos cientistas cidadãos serão capazes de entender como trabalha um astrônomo profissional.

A ação é uma parceria entre o MCTI e o International Astronomical Search Collaboration (IASC/NASA), com apoio do ON, da Agência Espacial Brasileira (AEB), do Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE), do Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), do Museu de Astronomia e Ciências Afins (MAST) e da Olimpíada Brasileira de Astronomia (OBA).

Para este programa, o IASC firmou uma parceria com o Observatório Las Cumbres ( LCO ), que lidera o projeto 100 Horas para 100 Escolas , e conseguiu 100 horas de seu sistema de telescópios de 0,4 metros. Com isso, será possível obter todas as imagens necessárias para o programa.