Quanto mais fundo você olha para o Universo, mais no tempo você retorna. Às vezes você pode até cavar fundo demais e ver galáxias “jovens” parecidas com a Via Láctea, localizada a 12 bilhões de anos de nós.
Uma interpretação artística do predecessor da Via Láctea no início do Universo. Colocado contra o pano de fundo de um quasar brilhando através do "super-halo" de hidrogênio gasoso ao redor da galáxia.
Analisando objetos antigos do Universo, os astrônomos conseguem entender como nossa galáxia parecia em sua juventude.
Com a ajuda da grande rede de alcance milimétrico de Atakam (ALMA), os pesquisadores foram capazes de encontrar "moldes" de galáxias como a nossa, quando sua formação de estrelas só ganhou velocidade. Então o universo cresceu para 2 bilhões de anos. Como a luz tem velocidade, olhar profundamente para o espaço significa que você literalmente olha para o passado, admirando galáxias a 12 bilhões de anos da Terra. O cosmos moderno tem 13,8 bilhões de anos.
Considerando duas galáxias antigas em comprimentos de onda infravermelhos, os cientistas notaram que no desenvolvimento inicial eles tinham discos alongados de gás hidrogênio que eram significativamente superiores a áreas menores de formações estelares internas. Eles também viram discos de gás e poeira rotativos e estrelas em rápida formação (até 100 massas solares por ano). Para ver as galáxias ALMA J081740.86 + 135138.2 e ALMA J120110.26 + 211756.2, foi necessário usar a luz de dois quasares no fundo. Estes são buracos negros supermassivos rodeados por discos de acreção brilhantes. Eles são considerados centros de galáxias ativas.
Imagem composicional de uma galáxia jovem, semelhante à Via Láctea, separada por 12 bilhões de anos-luz, bem como um quasar de fundo, localizado a 12,5 bilhões de anos-luz.
Normalmente, é difícil observar as galáxias antes de um quasar, porque os quasares são muito brilhantes e a galáxia jovem é fraca. Mas o ALMA foi capaz de rastrear a luz infravermelha do carbono ionizado das galáxias, brilhando por si só, bem como a silhueta do hidrogênio no brilho dos quasares. O carbono, emitindo luz em um comprimento de onda de 158 micrômetros (região do infravermelho distante), caracteriza a estrutura de cada galáxia e as emissões de luz infravermelha da poeira mostram áreas de nascimento estelar.
Carbono luminoso também deu pistas para a estrutura das galáxias. Acontece que ele mudou de gás hidrogênio, que foi originalmente visto pelos astrônomos. Isso significa que os gases galácticos se estendem longe de uma região densa de carbono, indicando que cada galáxia é dotada de um grande halo de hidrogênio.
Considerando os objetos em primeiro plano, "esperávamos ver uma explosão fraca diretamente acima do quasar e notamos galáxias brilhantes a uma grande distância do quasar", disse o astrofísico J. Xavier Prohaska, da Universidade da Califórnia (Santa Cruz). Os dados também mostraram que galáxias jovens já começaram a girar, e isso é um sinal de galáxias espirais, como a Via Láctea.
A busca por essas primeiras galáxias começou em 2003, quando Prohaska estava trabalhando na idéia de usar os espectros de quasares e os comprimentos de onda de luz que eles emitem para encontrar no primeiro plano da galáxia. Este método é chamado de sistemas amortecidos Lyman-alpha, porque o gás hidrogênio bloqueia certos comprimentos de onda da luz do quasar, revelando a presença e a extensão do gás.
“O ALMA ajudou a resolver um debate de vários anos sobre a formação de galáxias”, diz Chris Carilli, astrônomo do Observatório Nacional de Radioastronomia em Socorro, Novo México. "Descobriu-se que algumas galáxias muito antigas têm halos que são expandidos muito mais do que se pensava anteriormente", disse ele, acrescentando que esses halos "podem representar material futuro para o crescimento da galáxia".
