Simulação da bolha Lyman-alpha criada pelo supercomputador Pleiades da Nasa, mostrando a distribuição de gás da bolha

Um grupo internacional de pesquisadores utilizou telescópios gigantes para identificar os segredos e a natureza de um objeto muito distinto no universo, chamado de bolha Lyman-alpha (LAB).

Essas bolhas são enormes nuvens de hidrogênio e para descobrir mais sobre sua composição foram necessários diversos telescópios gigantes, entre eles o Alma (sigla para Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) e o ESO Very Large Telescope, ou VLT.

Até então, os astrônomos ainda não sabiam por que essas grandes nuvens de gás eram tão brilhantes, mas os telescópios identificaram duas galáxias no coração de um desses objetos que estão passando por uma formação estelar que provoca a iluminação no entorno.

Essas galáxias, em contrapartida, estão no centro de um “cacho” de outras menores, no que parece ser a fase inicial de formação de um grupo massivo de galáxias.

De acordo com os pesquisadores, as duas galáxias observadas dentro da bolha de Lyman-alpha devem evoluir para uma grande galáxia elíptica.

As bolhas Lyman-Alpha podem cobrir centenas de milhares de anos luz e são encontradas a longas distâncias cósmicas. O nome reflete a característica das ondas ultravioletas que elas emitem, conhecidas como radiação Lyman-alpha.

Desde a descoberta dessas bolhas, os processos que levam à criação dessas estruturas têm sido um quebra-cabeças para os astrônomos. Mas novas observações do Alma podem agora ter solucionado o mistério.

As bolhas

Uma das maiores bolha Lyman-alpha conhecidas – e a mais estudada – é a SSA22, ou LAB-1. Localizada dentro do centro de um grupo de galáxias em fase inicial de formação, foi o primeiro objeto desse tipo a ser descoberto, em 2000, e está tão distante que sua luz demorou 11,5 bilhões de anos para chegar até a Terra.

Um grupo de astrônomos, liderado por Jim Geach, do Centro de Pesquisas Astrofísicas da Universidade de Hertfordshire, na Inglaterra, usou agora a tecnologia do Alma para observar a luz das nuvens de pó geladas em galáxias distantes para olhar ainda mais profundamente na LAB-1.

Isso permitiu a identificação de diversas fontes de emissão de ondas submilimétricas.

Antenas do Alma, no Chile, cujas imagens ajudaram a desvendar detalhes da bolha gigante

Eles então combinaram as imagens provenientes do Alma com observações de outros grandes telescópios como o VLT e o MUSE (sigla para Explorador Espectroscópico MultiUnidade) que conseguem mapear a luz da Lyman-alpha. Isso revelou que as fontes de emissão “pescadas” pelo Alma estão localizadas no centro da bolha, onde estão sendo formadas estrelas numa velocidade 100 vezes maior do que a da Via Láctea.

Imagens adicionais mostram ainda que as fontes do Alma estão cercadas de galáxias mais fracas que podem estar bombardeando as fontes centrais com material, e auxiliando na velocidade da formação estelar.

Luzes na neblina

A equipe então usou uma simulação galáctica sofisticada para demonstrar que a nuvem brilhante gigante emitida pela Lyman-alpha pode ser explicada se a luz ultravioleta produzida pela formação estelar observada pelas fontes do Alma espalha o gás hidrogênio dos arredores. Isso levaria à formação da bolha de Lyman-alpha que conseguimos ver.

A radiação ultravioleta da Lyman-alpha aparece em verde, após ser “esticada” pela expansão do Universo em sua longa jornada para Terra

O pesquisador central do estudo, Jim Geach, faz uma analogia para explicar a descoberta.

“Pense nas luzes das ruas numa noite de neblina – você vê aquele brilho difuso porque a luz se espalha de pequenas gotas. Um movimento similar acontece aqui, exceto pelo fato de que a luz das ruas é uma galáxia de intensa formação estelar, e a neblina é uma nuvem gigante de gás intergaláctico. As galáxias estão iluminando seus arredores”, explica.

Entender a formação das galáxias e sua evolução é um desafio enorme para os astrônomos e as bolhas Lyman-Alpha são importantes porque parecem ser os lugares onde a maioria das galáxias massivas se formam. Em particular, o brilho dessas bolhas pode dar informações sobre o que está acontecendo nas nuvens de gás primordiais que circundam as galáxias jovens – uma região que é muito difícil de estudar, mas crítica para a compreensão sobre a formação das galáxias.

“O que é mais empolgante sobre essas bolhas é que estamos tendo uma rara visão do que está acontecendo nos arredores dessas galáxias jovens e em formação. Por muito tempo, a origem das luzes da Lyman-alpha tem sido controversa. Mas, com a combinação de novas observações e simulações de ponta, nós podemos ter resolvido um mistério de 15 anos: a LAB-1 é um local de formação de uma grande galáxia elíptica que um dia será o centro de um grupo de galáxias. Nós estamos vendo um quadro da formação dessa galáxia há 11,5 bilhões de anos”, disse o pesquisador.