Em uma galáxia distante chamada MACS1149-JD1, localizada a 13,28 bilhões de anos-luz de distância, os astrônomos encontraram oxigênio, que, em sua opinião, poderia aparecer lá apenas 500 milhões de anos após o Big Bang. Cientistas que escreveram um artigo sobre a descoberta na revista Nature dizem que é a primeira descoberta de oxigênio na escala da idade do Universo. Além disso, a galáxia descoberta pelos pesquisadores se tornou a galáxia mais distante com uma distância determinada de forma confiável. Os modelos mostram que as primeiras estrelas começaram a se formar nele há mais de 13,5 bilhões de anos.
Após o Big Bang, processos complexos aconteceram no Universo - surgiram os primeiros quarks, hádrons e outras partículas subatômicas, e depois deles surgiram os primeiros átomos, que se tornaram parte da matéria estelar primária. Quando a recombinação do hidrogênio ocorreu e o universo começou a esfriar, ele mergulhou na "idade das trevas". Naquela época, as primeiras estrelas ainda não haviam sido iluminadas e os quasares não haviam nascido - núcleos galácticos ativos com um buraco negro supermassivo em seu interior. Esta era terminou com o "amanhecer cósmico" - o surgimento das antigas galáxias que registramos hoje. A pesquisa deles é importante para determinar como ocorreu a evolução do Universo e dos elementos químicos básicos.
Uma equipe internacional de astrônomos liderados por Takuya Hashimoto da Universidade Sanyo em Osaka observou a galáxia muito distante MACS1149-JD1 com o telescópio ALMA e encontrou um brilho muito fraco de oxigênio ionizado. Devido à expansão do Universo, o comprimento de onda da radiação infravermelha inicial aumentou mais de dez vezes durante sua viagem no espaço. O desvio para o vermelho da fonte indicou que o sinal registrado pelos cientistas foi emitido 13,3 bilhões de anos atrás, ou apenas 500 milhões de anos após o Big Bang. Esta é a distância mais longa já registrada para o oxigênio, e sua presença indica que gerações anteriores de estrelas também devem existir nesta galáxia.
Além das emissões de oxigênio registradas no ALMA, os pesquisadores também notaram emissões de hidrogênio mais fracas com o VLT. A distância até a galáxia determinada a partir dessas observações é consistente com a obtida na linha de oxigênio. Assim, MACS1149-JD1 acaba por ser a galáxia mais distante com uma distância determinada de forma confiável e a galáxia mais distante já observada no ALMA ou VLT.
A primeira imagem ampliada mostra qual galáxia MACS1149-JD1 foi vista pelo VLT do ESO; a segunda é como o Telescópio Espacial Hubble viu esta galáxia. Os contornos brancos mostram as zonas de oxigênio ionizado vistas pelo telescópio ALMA.
“Vemos essa galáxia em uma época em que o universo tinha apenas 500 milhões de anos - e verifica-se que naquela época já era habitada por estrelas maduras”, explica Nicolas Laporte, segundo autor do artigo.
"Podemos usar esta galáxia para sondar um período anterior e completamente desconhecido na história do espaço."
Por algum tempo após o Big Bang, não havia oxigênio no Universo: ele apareceu como resultado de processos de fusão nas entranhas das primeiras estrelas e então, quando ocorreram explosões de supernovas, ele se espalhou no espaço. O registro do oxigênio no MACS1149-JD1 mostra que apenas 500 milhões de anos após o início do universo, essas primeiras gerações de estrelas já se formaram e conseguiram produzir oxigênio suficiente. Para descobrir quando as primeiras luminárias começaram a surgir, os pesquisadores reconstruíram a história inicial do MACS1149-JD1 a partir de dados infravermelhos obtidos pelos telescópios Hubble e Spitzer. Descobriu-se que o brilho observado da galáxia é bem explicado por um modelo em que o início da formação de estrelas remonta a uma época de apenas 250 milhões de anos após o Big Bang. Além disso, hoje se acreditaque a "idade das trevas" veio 377 milhões de anos após o nascimento do Universo - ou seja, deve-se supor que MACS1149-JD1 começou a se formar na era da recombinação.
Vídeo promocional:
Assim, MACS1149-JD1 faz os cientistas se perguntarem quando as primeiras galáxias se originaram. A idade do objeto que eles descobriram indica que eles existiam muito antes da era em que agora podemos registrá-los.
No passado, o oxigênio mais distante foi encontrado em uma galáxia que nasceu 700 milhões de anos após o Big Bang. Sua quantidade, de acordo com as estimativas dos pesquisadores, acabou sendo cerca de dez vezes menor do que a quantidade observada de oxigênio no sol.
Nikolay Khizhnyak
