Observações obtidas com o telescópio VLT do Observatório Eurpeu Austral,ESO, permitiram descobrir a fonte de energia de uma enorme nuvem de gás brilhante no Universo primordial. As observações mostram pela primeira vez que esta "bolha Lyman-alfa" gigante - um dos maiores objetos individuais conhecidos - obtém a sua energia de galáxias presentes no seu interior. A revista Nature publica estes resultados na edição de 18 de Agosto de 2011.
Uma equipe de astrônomos utilizou o VLT do ESO para estudar um raro objeto chamado bolha Lyman-alfa (LAB, pela sua sigla em Inglês). Estas estruturas enormes e muito luminosas são geralmente observadas em regiões do Universo primitivo, onde a matéria se concentra. A equipe descobriu que a radiação emitida por uma destas bolhas está polarizada. A luz polarizada é, por exemplo, utilizada na vida cotidiana para criar efeitos 3D no cinema. Esta é a primeira vez que se encontra polarização numa bolha Lyman-alfa, fazendo com que esta observação ajudem a compreender por que é que estas bolhas brilham.
"Mostramos pela primeira vez que o brilho destes enigmáticos objetos vem de radiação dispersada, emitida por galáxias brilhantes ocultas no seu interior, em lugar de seja o gás próprio da nuvem aquele que brilha," explica Matthew Hayes (Universidade de Toulouse, França), autor principal do artigo científico que apresenta estes resultados.
As bolhas Lyman-alfa são alguns dos maiores objetos existentes no Universo: nuvens gigantes de hidrogênio gasoso que podem atingir diâmetros de algumas centenas de milhares de anos-luz (algumas vezes maiores que a Via Láctea) e que são tão energéticas como as galáxias mais brilhantes. São encontradas, tipicamente, a grandes distâncias, por isso são observadas tal como eram quando o Universo tinha apenas alguns bilhões de anos de idade. São por isso objetos importantes para o estudo da formação e evolução de galáxias quando o Universo era jovem. Mas a fonte de energia da sua luminosidade extrema, assim como a precisa natureza das bolhas, tem permanecido pouco clara.
A equipe estudou uma das primeiras bolhas descobertas e também uma das mais brilhantes. Conhecida pelo nome de LAB-1, foi descoberta em 2000 e encontra-se tão distante que a sua radiação levou quase 11,5 bilhões de anos a chegar até nós. Com um diâmetro de 300 000 anos-luz, é também uma das maiores conhecidas. Possui várias galáxias primordiais no seu interior, incluindo uma galáxia ativa.
Existem várias teorias que pretendem explicar as bolhas Lyman-alfa. Uma delas supõe que estes objetos brilham quando o gás frio é puxado pela gravidade elevada da bolha e consequentemente aquece. Outra supõe que o brilho destas bolhas deve-se a objetos brilhantes existentes no seu interior: galáxias com formação estelar elevada, ou que contêm buracos negros que se encontram engolindo matéria. Estas novas observações mostram que a fonte de energia da LAB-1 deve-se, de fato, a galáxias no seu interior ao invés de gás sendo puxado e aquecido.
A equipe testou as duas teorias fazendo medições para saber se a radiação emitida pela bolha se encontrava polarizada. Ao estudar qual a polarização da radiação, os astrônomos podem inferir sobre os processos físicos que lhe dão origem, ou saber o que lhe aconteceu entre a sua emissão e a sua chegada à Terra. Se for refletida ou dispersada torna-se polarizada e este efeito sutil pode ser detectado por um instrumento muito sensível. Medir a polarização da radiação emitida por uma bolha Lyman-alfa é, no entanto, bastante difícil, já que estes objetos se encontram muito distantes de nós.
"Estas observações nunca poderiam ter sido feitas sem o VLT e o seu instrumento FORS. Precisávamos claramente de duas coisas: um telescópio com um espelho de, pelo menos, oito metros de diâmetro de modo a poder coletar radiação suficiente, e de uma câmera capaz de medir a polarização da radiação. Não existem muitos observatórios no mundo capazes de oferecer uma tal combinação," acrescenta Claudia Scarlata (Universidade do Minnesota, EUA), co-autora do artigo.
Ao observar o seu alvo ao longo de 15 horas com o VLT, a equipe descobriu que a radiação emitida pela bolha Lyman-alfa LAB-1 se encontra polarizada num anel ao redor da região central e que não existe polarização no centro. Este efeito é praticamente impossível de obter se a radiação for emitida apenas pelo gás que está sendo puxado pela bolha devido à gravidade, mas é precisamente o que se espera se a radiação tiver origem em galáxias embebidas na região central, antes de ser dispersada pelo gás.
Os astrônomos planejam agora estudar mais objetos deste tipo no sentido de perceberem se os resultados obtidos para a LAB-1 são válidos para outras bolhas.
Este trabalho foi apresentado num artigo científico intitulado "Central Powering of the Largest Lyman-alpha Nebula is Revealed by Polarized Radiation" de Hayes et al., que foi publicado na revista Nature na edição de 18 de Agosto de 2011.
A equipe é composta por Matthew Hayes (Universidade de Toulouse, França e Observatório de Geneve, Suíça), Claudia Scarlata (Universidade do Minnesota, Estados Unidos) e Brian Siana (Universidade da California, Riverside, Estados Unidos).
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