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Aug 09, 2023

Galáxia do universo ‘adolescente’ revela seu mapa aquático pela 1ª vez

A galáxia J1135 está localizada a 12 mil milhões de anos-luz de distância e é vista como se fosse menos de 2 mil milhões de anos após o Big Bang. Pela primeira vez, os cientistas conseguiram desenvolver um mapa da água

A galáxia J1135 está localizada a 12 mil milhões de anos-luz de distância e é vista como se fosse menos de 2 mil milhões de anos após o Big Bang.

Pela primeira vez, os cientistas conseguiram desenvolver um mapa da distribuição da água numa galáxia que existia quando o universo de 13,8 mil milhões de anos era apenas uma adolescente cósmica.

A galáxia, designada J1135, está localizada a cerca de 12 mil milhões de anos-luz da Terra e, portanto, é vista como se fosse menos de 2 mil milhões de anos após o Big Bang.

O mapa aquático do J1135, criado como parte de um estudo da Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) conduzido pela equipe Galaxy Observational and Theoretical Astrophysics (GOThA), também tem uma resolução sem precedentes que pode revelar dinâmicas nunca antes vistas das galáxias do universo primitivo. .

Embora a água seja um ingrediente essencial para a vida, a sua presença em todo o universo tem um propósito que vai além da procura de regiões habitáveis. Os cientistas podem usar a distribuição de água através de uma galáxia para contar a história cósmica de certos processos que ocorrem dentro dela. Isto porque, à medida que a água muda o seu estado de gelo para vapor, ela indica áreas de maior energia onde estão nascendo estrelas, ou mesmo buracos negros. Resumindo, isso significa que encontrar vapor de água numa determinada região de uma galáxia indica que algo muito importante está a acontecer ali.

“A água pode ser encontrada não apenas na Terra, mas em qualquer lugar do espaço, em diferentes estados”, disse Francesca Perrotta, principal autora do estudo e pesquisadora do SISSA, em comunicado. “Por exemplo, na forma de gelo, a água pode ser encontrada nas chamadas nuvens moleculares, regiões densas de poeira e gás nas quais nascem as estrelas”.

“A água age como um manto”, continuou Perrotta, “cobrindo a superfície dos grãos de poeira interestelar, que formam os blocos de construção dessas nuvens moleculares e os principais catalisadores da formação de moléculas no espaço”. Relacionado: Telescópio Espacial James Webb encontra água em super - atmosfera quente do exoplaneta

Perrotta também explicou que há momentos em que algo quebra a quietude e a frieza dessas nuvens moleculares, como o nascimento de uma estrela que libera calor ou um buraco negro que começa a se banquetear com a matéria circundante que, por sua vez, emite energia.

A radiação dessas fontes disruptivas aquece a água congelada, fazendo com que ela se converta diretamente em uma forma gasosa, também conhecida como vapor d’água, durante um processo chamado sublimação. Depois, à medida que este vapor de água arrefece, emite luz infravermelha que os astrónomos conseguem observar.

“Os astrofísicos podem então observar esta emissão de vapor de água para mapear as regiões da galáxia onde a energia é produzida, dando-nos uma visão sem precedentes sobre como as galáxias são formadas”, disse Perrotta.

Esses dados de emissões também podem ser combinados com o mapeamento de certas moléculas, como o dióxido de carbono, para revelar ainda mais sobre como as galáxias se unem ao longo do tempo.

Mas observar as primeiras galáxias, como a J1135, não seria possível sem uma pequena ajuda de um fenómeno previsto pela primeira vez na teoria da relatividade geral de Albert Einstein, chamado “lente gravitacional”.

A teoria da relatividade geral de Einstein de 1915 prevê basicamente que os objetos com massa têm um efeito deformante na própria estrutura do espaço e do tempo, assumindo o tempo como tangível em dimensões superiores. Isto é semelhante à analogia 2D de pesos esféricos colocados sobre uma folha de borracha esticada, causando amolgadelas no tecido. Assim como pesos com maior massa causam curvatura mais extrema da folha, objetos cósmicos de maior massa causam deformação mais extrema do espaço-tempo. Exceto que, na realidade, a deformação do espaço-tempo acontece em 4D por causa do bit de tempo.

Essa curvatura não apenas dá origem ao que conhecemos como gravidade, mas também a um fenômeno realmente interessante relacionado à luz.

Quando a luz de uma fonte de fundo - digamos, uma estrela antiga - passa pela curvatura do espaço-tempo criada por uma galáxia massiva entre essa fonte de fundo e a Terra, a curva do caminho da luz após o objeto intermediário depende de quão perto ela chega da deformação. Em última análise, isto significa que a luz do mesmo objeto pode chegar aos nossos telescópios em momentos diferentes.