Olhando para o Universo profundo em 3D

A imagem de fundo nesta composição mostra a região conhecida por Hubble Deep Field South, obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. As novas observações obtidas com o instrumento MUSE montado no VLT do ESO detetaram galáxias remotas que não foram vistas pelo Hubble. Destacamos dois exemplos nesta imagem composta. Estes objetos são completamente invisíveis na imagem Hubble mas aparecem de forma proeminente nas zonas apropriadas da imagem a três dimensões obtida pelo MUSE. Crédito: ESO/Consórcio MUSE/R. Bacon

O instrumento MUSE instalado no Very Large Telescope do ESO deu aos astrônomos a melhor visão tridimensional do Universo profundo obtida até hoje. Após observar a região do Hubble Deep Field South durante apenas 27 horas, as novas observações revelam distâncias, movimentos e outras propriedades de muito mais galáxias do que as que tinham sido observadas até agora nesta minúscula região do céu. Estas observações revelam também objetos previamente desconhecidos nas observações do Hubble. Ao obter imagens através de exposições muito longas de regiões do céu, astrônomos criaram muitos campos profundos que nos revelaram muito sobre o Universo primordial.

O mais famoso destes campos foi o Hubble Deep Field (Campo Profundo de Hubble) original, obtido pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA durante vários dias no final de 1995. Esta imagem icônica transformou rapidamente o nosso conhecimento do conteúdo do Universo quando este ainda era jovem. Foi seguida dois anos depois por uma imagem semelhante do céu austral - o Hubble Deep Field South. No entanto, estas imagens não contêm todas as respostas - para investigar melhor as galáxias nas imagens do campo profundo, os astrônomos tiveram que observar cada um destes objetos cuidadosamente com outros instrumentos, um trabalho difícil e demorado.

Agora e pela primeira vez, o novo instrumento MUSE pode fazer as duas coisas ao mesmo tempo - e muito mais depressa. Uma das primeiras observações do MUSE depois de ter sido instalado no VLT em 2014 foi observar o Hubble Deep Field South (HDF-S). Os resultados obtidos excederam todas as expectativas.

“Depois de apenas algumas horas de observações no telescópio, demos uma olhada rápida nos dados e descobrimos muitas galáxias - o que foi muito encorajador. Quando voltamos para a Europa, começamos a explorar os dados com mais pormenor. Era como pescar em águas profundas e cada nova descoberta gerava muito entusiasmo e debate sobre o tipo de objetos que íamos descobrindo”, explicou Roland Bacon (Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, França, CNRS), pesquisador principal do instrumento MUSE e líder da equipe de comissionamento.

O instrumento MUSE montado no VLT do ESO deu aos astrónomos a melhor vista tridimensional do Universo profundo obtida até à data. Após observar a região do Hubble Deep Field South durante apenas 27 horas, as novas observações revelam distâncias, movimentos e outras propriedades de muito mais galáxias do que as que tinham sido observadas até agora nesta pequeníssima zona do céu. Estas observações revelam igualmente objetos anteriormente desconhecidos nas observações do Hubble.  Nesta imagem os objetos para os quais foram medidas as suas distâncias com o MUSE estão assinalados com símbolos coloridos. As estrelas brancas correspondem a estrelas ténues da Via Láctea. Todos os restantes símbolos correspondem a galáxias longínquas. Os círculos mostram objetos que aparecem também na imagem Hubble deste campo, os triângulos são mais de 25 novas descobertas nos dados MUSE, não sendo visíveis na imagem Hubble. Os objetos azuis estão relativamente próximos, os verdes e amarelos encontram-se mais distantes e os violetas e cor-de-rosa são galáxias que são vistas quando o Universo tinha menos de um milhar de milhão de anos de idade. O MUSE mediu mais de dez vezes o número de distâncias a galáxias longínquas neste campo do que o que se tinha conseguido anteriormente.
Crédito: ESO/Consórcio MUSE/R. Bacon

Para cada parte da imagem MUSE do HDF-S temos não apenas um pixel numa imagem, mas também um espectro que revela a intensidade das diferentes componentes de cor da radiação nesse ponto - cerca de 90 000 espectros no total. Estes dados revelam a distância, composição e movimentos internos de centenas de galáxias distantes - além de capturarem também um pequeno número de estrelas muito tênues na Via Láctea.

Embora o tempo de exposição tenha sido muito mais curto que o utilizado para obter as imagens Hubble, os dados MUSE do HDF-S revelaram mais de vinte objetos muito tênues nesta pequena região do céu que o Hubble não conseguiu capturar. Houve um grande entusiasmo quando descobrimos galáxias muito distantes que não eram sequer visíveis na imagem mais profunda do Hubble. Depois de tantos anos trabalhando arduamente neste instrumento, ver os nossos sonhos tornarem-se realidade constituiu uma forte experiência para mim”, acrescenta Roland Bacon.

Ao observar cuidadosamente todos os espectros das observações MUSE do HDF-S, a equipe mediu as distâncias de 189 galáxias. Estas distâncias vão desde objetos relativamente próximos até alguns que são observados quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos de idade. Este valor corresponde a mais de dez vezes as medidas de distância que tínhamos antes para esta região do céu.

Para as galáxias mais próximas, o MUSE pode observar também as diversas propriedades nas diferentes regiões da mesma galáxia. Este aspecto revela como é que as galáxias giram e mostra-nos variações de outras propriedades de lugar para lugar. Esta é uma maneira poderosa de compreender como é que as galáxias evoluem ao longo do tempo cósmico.

“Agora que demonstramos as capacidades únicas do MUSE para explorar o Universo profundo, vamos observar outros campos profundos como o Hubble Ultra Deep Field. Poderemos estudar milhares de galáxias e descobrir novas galáxias extremamente distantes e tênues. Estas pequenas galáxias bebês, vistas tal como eram há mais de 10 bilhões de anos atrás, foram crescendo gradualmente, tornando-se galáxias como as que vemos hoje, como por exemplo a Via Láctea”, conclui Roland Bacon.