MUSE explora o Campo Ultra Profundo do Hubble
2017 novembro 29

Uma equipa internacional¹, que inclui o Investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA²) Jarle Brinchmann, utilizou o instrumento MUSE, instalado no VLT (ESO), para realizar o rastreio espectroscópio mais profundo alguma vez produzido. Os resultados deste rastreio deram origem a 10 artigos científicos³, publicado num número especial da revista Astronomy & Astrophysics.

A equipa usou o MUSE para medir distâncias e inferir propriedades de 1600 galáxias situadas na zona do Campo Ultra Profundo do Hubble, uma imagem com uma enorme amostra de galáxias, sendo as mais distantes (e antigas) formadas apenas mil milhões de anos depois do Big bang. No lote de 1600 galáxias estavam incluídas 72 até aqui nunca observadas, 100 vezes menos brilhantes que as detetadas em rastreios passados. Estas 72 galáxias têm uma emissão tipo Lyman-alfa, tipicamente galáxias jovens pouco massivas, extremamente distantes, que brilham intensamente apenas numa banda estreita muito específica do ultravioleta⁴.

Jarle Brinchmann (IA/Universidade do Porto e Universidade de Leiden) comenta: “O espectrógrafo MUSE dá-nos uma nova maneira de estudar o Universo, sendo o mais espetacular avanço a capacidade de obter imagens muito profundas do céu, de onde conseguimos obter o espectro total de cada pixel do céu. Conseguimos com isto obter espectros de galáxias que antes nem nos lembraríamos de tentar obter. O MUSE dá-nos uma vista revolucionária do céu.”

O conhecimento atual sobre a formação estelar não explica completamente a emissão deste tipo de galáxias, que parecem apenas brilhar preferencialmente no ultravioleta. Uma vez que o MUSE dispersa a luz nas suas componentes, estes objetos tornam-se óbvios, mas permanecem invisíveis em imagens diretas profundas, como é o caso das do Hubble.

A enorme quantidade de dados gerada pelo instrumento forneceu aos investigadores informações sobre a formação estelar no Universo primordial, permitindo o estudo dos movimentos e outras propriedades das galáxias primitivas.

“O MUSE tem a capacidade única de extrair informação sobre algumas das galáxias mais precoces do Universo — mesmo numa região do céu já tão bem estudada. Usando espectroscopia podemos aprender mais sobre estas galáxias, tais como o seu conteúdo químico e movimentos internos — não para cada galáxia de sua vez, mas para todas as galáxias ao mesmo tempo!”, explica Jarle Brinchmann, autor principal de um dos artigos científicos que descreve os resultados deste rastreio.

Entre os vários resultados deste rastreio está a deteção sistemática de halos de hidrogénio luminoso em torno de galáxias no Universo primordial, o que fornece uma maneira inovadora de estudar como é que o material flui para dentro e para fora das galáxias primitivas, ou ainda o potencial de estudar o papel desempenhado pelas galáxias ténues na evolução do Universo depois da época da recombinação (cerca de 380 mil anos depois do Big Bang).

NOTAS

1. A equipa é composta por: Roland Bacon (Universidade de Lyon), Hanae Inami (Universidade de Lyon), Jarle Brinchmann (Universidade de Leiden e Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço - Universidade do Porto), Michael Maseda (Observatório de Leiden, Leiden, Holanda), Adrien Guerou (IRAP, Université de Toulouse; ESO), A. B. Drake (Universidade de Lyon), H. Finley (IRAP, Université de Toulouse), F. Leclercq (Universidade de Lyon), E. Ventou (IRAP, Université de Toulouse), T. Hashimoto (Universidade de Lyon), Simon Conseil (Universidade de Lyon), David Mary (Laboratoire Lagrange, ), Martin Shepherd (Universidade de Lyon), Mohammad Akhlaghi (Universidade de Lyon), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Postdam), Laure Piqueras (Universidade de Lyon), Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam), David Lagattuta (Universidade de Lyon), Benoit Epinat (IRAP, Université de Toulouse; Aix Marseille Université,), Sebastiano Cantalupo (ETH Zurich), Jean Baptiste Courbot (Universidade de Lyon; ICube, Université de Strasbourg, Strasbourg, ), Thierry Contini (IRAP, Université de Toulouse), Johan Richard (Universidade de Lyon), Rychard Bouwens (Observatório de Leiden), Nicolas Bouché (IRAP, Université de Toulouse), Wolfram Kollatschny (AIG, Universität Göttingen), Joop Schaye (Observatório de Leiden), Raffaella Anna Marino (ETH Zurich), Roser Pello (IRAP, Université de Toulouse), Christian Herenz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam), Bruno Guiderdoni (Universidade de Lyon), Marcella Carollo (ETH Zurich), S. Hamer (Universidade de Lyon), B. Clément (Universidade de Lyon), G. Desprez (Universidade de Lyon), L. Michel-Dansac (Universidade de Lyon), M. Paavast (Observatório de Leiden), L. Tresse (Universidade de Lyon), L. A. Boogaard (Observatório de Leiden), J. Chevallard (Scientific Support Office, ESA/ESTEC) S. Charlot (Universidade Sorbonne), J. Verhamme (Universidade de Lyon), Marijn Franx (Observatório de Leiden), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam), Anna Feltre (Universidade de Lyon), Davor Krajnović (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam), Eric Emsellem (ESO; Universidade de Lyon), Mark den Brok (ETH Zurich), Santiago Erroz-Ferrer (ETH Zurich), Peter Mitchell (Universidade de Lyon), Thibault Garel (Universidade de Lyon), Jeremy Blaizot (Universidade de Lyon), Edmund Christian Herenz (Departamento de Astronomia, Universidade de Estocolmo), D. Lam (Observatório de Leiden), M. Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam) e J. Lewis (Universidade de Lyon).
2. O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é a maior unidade de investigação na área das Ciências do Espaço em Portugal, integrando investigadores da Universidade do Porto e da Universidade de Lisboa, e englobando a maioria da produção científica nacional na área. Foi avaliado como “Excelente" na última avaliação que a Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) encomendou à European Science Foundation (ESF). A atividade do IA é financiada por fundos nacionais e internacionais, incluindo pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (UID/FIS/04434/2013), POPH/FSE e FEDER através do COMPETE 2020.
3. Os 10 artigos estão disponíveis num número especial da revista Astronomy & Astrophysics. Jarle Brinchmann é o primeiro autor do artigo “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: III. Testing photometric redshifts to 30th magnitude” (DOI: 10.1051/0004-6361/201731351).
4. A radiação de Lyman-alfa é produzida quando eletrões no átomo de hidrogénio decaem do segundo nível para o primeiro nível de energia. A quantidade de energia perdida é libertada sob a forma de radiação com um comprimento de onda específico, na banda do ultravioleta. Devido ao desvio para o vermelho, resultante da velocidade de afastamento destas galáxias distantes, a radiação de Lyman-alfa das galáxias observadas pelo MUSE é observada na banda do visível ou do infravermelho próximo.

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