Observatórios capturam imagens de galáxias nascidas nos primeiros bilhões de anos do cosmos

Astrônomos utilizam telescópios de última geração para detectar galáxias tão remotas que sua luz viajou bilhões de anos até alcançar a Terra. Essas observações funcionam como uma máquina do tempo cósmica, permitindo que cientistas visualizem o Universo em seus estágios iniciais de formação. Estimativas apontam que o cosmos observável contém mais de um trilhão de galáxias, porém a maioria permanece invisível aos instrumentos convencionais. A análise de radiação em diferentes frequências do espectro eletromagnético tornou-se essencial para essa exploração. “O Universo emite radiação em várias frequências do espectro eletromagnético, e cada faixa revela um tipo de informação”, afirma o astrofísico Adam Smith Gontijo, professor da Universidade Católica de Brasília.

Múltiplas frequências revelam estruturas ocultas do cosmos

Observar o Universo em diferentes comprimentos de onda é fundamental para localizar estruturas cósmicas que permaneceriam invisíveis em observações convencionais. Os pesquisadores analisam ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, ultravioleta, raios X e raios gama para montar um retrato completo do que existe no espaço.

Regiões altamente energéticas do Universo costumam emitir radiação ultravioleta ou raios X, enquanto estruturas mais frias, como nuvens de gás e poeira, revelam-se com clareza em observações infravermelhas ou em frequências de rádio. Essa diversidade de informações permite aos astrônomos identificar galáxias que seriam completamente invisíveis se observadas apenas em um comprimento de onda específico.

• Ondas de rádio revelam estruturas energéticas e fenômenos de alta intensidade.
• Infravermelho detecta objetos mais frios e antigos, incluindo galáxias primitivas.
• Raios X identificam regiões de intensa atividade e buracos negros.
• Micro-ondas mapeiam a radiação cósmica de fundo do Universo primordial.
• Espectroscopia analisa composição química e calcula distâncias com precisão.

O redshift: como a expansão do Universo revela o passado

Um fenômeno essencial nesse processo é o redshift, também chamado desvio para o vermelho. “No caso das galáxias muito antigas, a expansão do Universo faz com que a luz emitida por elas chegue até nós ‘esticada’, deslocada para o vermelho”, descreve Gontijo. Como o espaço continua em expansão, a luz emitida por galáxias bilhões de anos atrás percorre uma jornada colossal até alcançar nosso planeta. Durante essa travessia através do cosmos, o comprimento de onda se alonga progressivamente e tende a aparecer em frequências mais avermelhadas do espectro eletromagnético.

Telescópios infravermelhos como o James Webb tornaram-se instrumentos cruciais para essa exploração. Esses equipamentos conseguem detectar a radiação infravermelha emitida pelas galáxias mais distantes, exatamente a faixa do espectro onde essa luz deslocada se torna visível aos detectores.

Espectroscopia desvenda composição e distância das galáxias remotas

Além das imagens captadas por telescópios, os astrônomos utilizam a espectroscopia para desvendar propriedades das galáxias remotas. Essa técnica analisa minuciosamente a luz emitida pelos objetos celestes para identificar sua composição química específica e estimar com precisão a distância que os separa de nós. Quando um astrônomo analisa o espectro de uma galáxia distante, consegue determinar quais elementos químicos estão presentes naquele objeto. A posição das linhas espectrais no infravermelho ou visível revela informações sobre quanto aquela radiação foi “esticada” pela expansão do Universo.

Observar o espaço é observar o passado do cosmos

A característica mais fascinante da astronomia reside em uma verdade física simples: observar o Universo é, inevitavelmente, observar seu passado. Essa realidade existe porque a luz leva tempo para atravessar as vastas distâncias cósmicas. “O Sol está a cerca de 150 milhões de quilômetros da Terra. A luz dele leva aproximadamente oito minutos para chegar até nós”, exemplifica o astrônomo Adriano Leonês, pesquisador da Universidade de Brasília. Quando vemos o Sol nascendo no horizonte, estamos visualizando na verdade a estrela como ela era oito minutos antes daquele momento.

Essa mesma lógica se aplica a todos os objetos celestes observáveis. Alfa Centauri, a estrela mais próxima do Sistema Solar, está a cerca de quatro anos-luz de distância. Isso significa que a luz partiu daquela estrela há quatro anos e apenas agora está chegando aqui. Quando os astrônomos apontam seus telescópios para galáxias extremamente distantes, localizadas a bilhões de anos-luz de distância, eles estão vendo essas estruturas cósmicas como eram bilhões de anos atrás, nos primórdios da história do Universo. Galáxias observadas a dez bilhões de anos-luz mostram como era o cosmos quando tinha apenas alguns bilhões de anos de idade. Essas observações permitem que os cientistas reconstruam o histórico da evolução das galáxias, desde seu nascimento até seu estado atual, funcionando como um registro fotográfico de diferentes épocas da história cósmica.