Galáxias ocultas podem mudar o rumo da Cosmologia

Até o lançamento do telescópio James Webb, em 2021, o Herschel, da Agência Espacial Europeia (ESA), era o maior telescópio espacial com visão infravermelha operando no espaço. Ele funcionou de 2009 a 2013, coletando imagens e informações com o objetivo de investigar a origem das estrelas e galáxias.

A observação de campo profundo mais avançada produzida por seu instrumento SPIRE (Herschel-SPIRE Dark Field) revelou dados que levam os cientistas à conclusão de que falta algo nas modernas teorias cosmológicas. Algo não se encaixa, pois nenhum dos modelos existentes na literatura acadêmica consegue reproduzir com precisão os resultados obtidos.

A imagem foi composta por uma sobreposição dos canais Azul (250 micrômetros), Verde (350 micrômetros) e Vermelho (500 micrômetros) das câmeras do SPIRE, com cada canal empilhando um total de 141 imagens individuais.

Projetar as imagens umas sobre as outras permitiu a visualização de um grande número de galáxias, inclusive as mais poeirentas - locais onde nasce a maioria das novas estrelas. Além disso, essa técnica possibilitou o rastreamento da variação no número de galáxias de acordo com o brilho observado.

As análises da imagem definitiva foram apresentadas em dois artigos científicos publicados na Monthly Notices of the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

As manchas visíveis são todas galáxias individuais ou grupos de galáxias. No entanto, a imagem está tão congestionada que quase não há espaço vazio, com as galáxias mais tênues se misturando à luz de fundo.

O desafio é que as luzes captadas têm origem muito profunda no espaço e abrangem tantas galáxias que os objetos individuais se confundem, tornando-se indistinguíveis. Isso dificultou a extração de informações, segundo Thomas Varnish, doutorando no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e autor principal do segundo artigo.

Nesse estudo, a "confusão" na imagem foi contornada por meio da análise das regiões mais borradas, com a aplicação de técnicas estatísticas "para sondar e modelar a distribuição subjacente de galáxias não discerníveis individualmente", explicou Varnish.

As análises levaram os cientistas à descoberta do que parece ser uma população "escondida" de galáxias. Segundo o Dr. Chris Pearson, do STFC RAL Space e autor principal do primeiro artigo, "os novos objetos cósmicos estão contribuindo para a luz mais tênue que podemos observar no Universo".

Os dados são muito sugestivos, mas investigações mais profundas ainda precisam ser feitas. A missão de infravermelho distante de próxima geração, PRIMA (Probe Far-Infrared Mission for Astrophysics), atualmente proposta à NASA, pode proporcionar muitos avanços.

A PRIMA utilizará um telescópio de 1,8 metro otimizado para imagens e espectroscopia no infravermelho distante, preenchendo a lacuna entre os observatórios atuais, como o James Webb, e os radiotelescópios. Trata-se de uma das duas propostas selecionadas para a próxima missão de sonda da NASA, que terá um custo estimado de 1 bilhão de dólares. A decisão final da agência americana será anunciada em 2026.

A missão conta com o apoio de um consórcio britânico que inclui a RAL Space, a Universidade de Sussex, o Imperial College London e a Universidade de Cardiff

Se a existência das galáxias "ocultas" for confirmada, isso não apenas desafiará os modelos atuais sobre a quantidade e evolução das galáxias, como também poderá fornecer a peça que falta no quebra-cabeça da geração de energia em luz infravermelha no Universo.

Isso porque a luz combinada dessas estruturas cósmicas ainda desconhecidas seria suficiente para explicar com precisão a quantidade de radiação infravermelha que provém do espaço. (Saiba mais sobre a luz infravermelha em nossa matéria sobre o espectro eletromagnético.)