Iluminando galáxias escuras

Um dos novos candidatos a galáxia escura, identificado através de uma combinação de informação espectral (esquerda) e imagens refletindo a emissão de gás (meio) e estrelas (direita). A posição do candidato da galáxia escura é marcada pelo círculo vermelho. Crédito: RA Marino / MUSE

Apesar de termos tido um grande progresso na última metade do século passado sobre o entendimento de como as galáxias se formam, importantes questões permanecem em aberto, principalmente sobre como o gás difuso do meio intergaláctico é convertido em estrelas. Uma possibilidade, sugerida em modelos teóricos recentes, é que nas fases iniciais de formação das galáxias era uma época quando as galáxias continham uma grande quantidade de gás mas ainda eram ineficientes para formar estrelas. 

A prova direta dessa fase negra das galáxias, contudo, não era muito clara, ainda mais pensando que galáxias escuras emitem pouca luz. A descoberta observacional dessas galáxias preencheria um importante vazio no nosso entendimento sobre a evolução das galáxias.

Contudo, existem maneiras de se identificar uma galáxia escura. Uma equipe de astrônomos internacional, liderada pela Dra. Raffaella Anna Marino e pelo Prof. Sebastiano Catalupo do Departamento de Física na ETH Zurich, desenvolveu um desses métodos e conseguiu pesquisar o céu buscando galáxias escuras em potencial com uma eficiência sem precedentes. Eles conseguiram identificar no mínimo seis fortes candidatos à galáxias escuras.

Para tentar resolver os problemas de identificar galáxias escuras, a equipe usou quasares como lanternas. Os quasares emitem intensa luz ultravioleta, que induz uma emissão fluorescente em átomos de hidrogênio conhecida como linha Lyman-alpha. Como resultado, o sinal de qualquer galáxia escura localizada na vizinhança do quasar é amplificado, fazendo com que ela seja visível. Essa iluminação fluorescente já foi usada antes na busca por galáxias escuras, mas Marino e seus colegas buscaram a vizinhança de quasares mais distantes do que aqueles usados nas identificações anteriores.

Eles adquiriram a informação espectral completa para cada candidata a galáxia escura. Observações profundas, 10 horas para cada uma dos 6 campos de quasares que eles estudaram, permitiram que Marino e seus colegas pudessem discernir as candidatas a galáxias escuras de outras fontes. Eles partiram de inicialmente 200 emissores Lyman-alpha, meia dúzia de regiões permaneceram improváveis para ser uma população normal de formação de estrelas, fazendo delas candidatas robustas para galáxias escuras.

Os avanços na capacidade observacional foi possível graças ao instrumento MUSE, instalado no VLT do ESO no Chile. Em essência, estudos anteriores foram limitados a fazer imagens de bandas de frequências não tão amplas. O MUSE permitiu que caçar essas galáxias escuras, sem filtros, e a grandes distâncias da Terra.