Qua£o escuro estãoo canãu, e o que isso nos diz sobre o número de gala¡xias no universo visível? Os astrônomos podem estimar o número total de gala¡xias contando tudo o que évisível em um campo profundo do Hubble e, em seguida, multiplicando-os pela área total do canãu. Mas outras gala¡xias são muito fracas e distantes para serem detectadas diretamente. No entanto, embora não possamos conta¡-los, sua luz inunda o espaço com um brilho fraco.

Para medir esse brilho, os satanãlites astrona´micos precisam escapar do sistema solar interno e de sua poluição luminosa, causada pela luz do sol refletida na poeira. Uma equipe de cientistas usou observações da missão New Horizons da NASA a Plutão e ao Cintura£o de Kuiper para determinar o brilho desse fundo a³ptico ca³smico. Seu resultado estabelece um limite superior para a abunda¢ncia de gala¡xias fracas e não resolvidas , mostrando que elas são chegam a centenas de bilhaµes, não 2 trilhaµes de gala¡xias como se acreditava anteriormente.

Qua£o escuro fica o Espaço? Se vocêse afastar das luzes da cidade e olhar para cima, o canãu entre as estrelas parece muito escuro. Acima da atmosfera da Terra, o espaço sideral escurece ainda mais, desbotando para uma escurida£o total. E ainda assim, o espaço não éabsolutamente negro. O universo tem um brilho fraco difuso de inaºmeras estrelas e gala¡xias distantes.

Novas medições desse fraco brilho de fundo mostram que as gala¡xias invisa­veis são menos abundantes do que alguns estudos teóricos sugeriram, numerando apenas centenas de bilhaµes ao invanãs dos dois trilhaµes de gala¡xias relatados anteriormente.

"a‰ um número importante para saber - quantas gala¡xias existem?" disse Marc Postman, do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland, um dos principais autores do estudo. "Simplesmente não vemos a luz de dois trilhaµes de gala¡xias."

A estimativa anterior foi extrapolada de observações do canãu muito profundo pelo telesca³pio espacial Hubble da NASA. Ele se baseou em modelos matema¡ticos para estimar quantas gala¡xias eram muito pequenas e fracas para o Hubble ver. Essa equipe concluiu que 90% das gala¡xias do universo estavam além da capacidade do Hubble de detectar na luz visível. As novas descobertas, que se basearam em medições da distante missão New Horizons da NASA, sugerem um número muito mais modesto.

"Pegue todas as gala¡xias que o Hubble pode ver, dobre esse número e éisso que vemos - mas nada mais", disse Tod Lauer, do NOIRLab da NSF, um dos principais autores do estudo.

Os resultados sera£o apresentados na quarta-feira, 13 de janeiro, em uma reunia£o da American Astronomical Society, aberta a participantes inscritos.

 

O fundo a³ptico ca³smico que a equipe procurou medir éo equivalente em luz visível do fundo ca³smico de micro-ondas mais conhecido - o fraco brilho residual do pra³prio big bang, antes que as estrelas existissem.

"Enquanto o fundo ca³smico de microondas nos fala sobre os primeiros 450.000 anos após o big bang, o fundo a³ptico ca³smico nos diz algo sobre a soma total de todas as estrelas que já se formaram desde então", explicou Postman. "Isso restringe o número total de gala¡xias que foram criadas e onde elas podem estar no tempo."

Por mais poderoso que seja o Hubble, a equipe não poderia usa¡-lo para fazer essas observações. Embora localizado no Espaço, o Hubble orbita a Terra e ainda sofre com a poluição luminosa. O sistema solar interno estãocheio de minaºsculaspartículas de poeira de astera³ides e cometas desintegrados. A luz do sol reflete nessaspartículas, criando um brilho chamado luz zodiacal que pode ser observado atémesmo por observadores do canãu no solo.

Para escapar da luz zodiacal, a equipe teve que usar um observata³rio que escapou do sistema solar interno. Felizmente, a Espaçonave New Horizons, que forneceu as imagens mais próximas de Plutão e do objeto Arrokoth do Cintura£o de Kuiper, estãolonge o suficiente para fazer essas medições. Asua distância (mais de 4 bilhaµes de milhas quando essas observações foram feitas), a New Horizons experimenta um canãu ambiente 10 vezes mais escuro do que o canãu mais escuro acessa­vel ao Hubble.

"Esse tipo de medição éextremamente difa­cil. Muitas pessoas tentam fazer isso hámuito tempo", disse Lauer. "A New Horizons nos forneceu um ponto de vista vantajoso para medir o fundo a³ptico ca³smico melhor do que qualquer um foi capaz de fazer."

A equipe analisou imagens existentes nos arquivos da New Horizons. Para descobrir o fraco brilho do fundo, eles tiveram que corrigir vários outros fatores. Por exemplo, eles subtraa­ram a luz das gala¡xias que deveriam existir, que são muito fracas para serem identifica¡veis. A correção mais desafiadora foi remover a luz das estrelas da Via La¡ctea que foi refletida na poeira interestelar para a ca¢mera.

O sinal restante, embora extremamente fraco, ainda era mensura¡vel. Postman comparou isso a viver em uma área remota, longe das luzes da cidade, deitado no seu quarto a  noite com as cortinas abertas. Se um vizinho a uma milha abaixo na estrada abrisse sua geladeira procurando um lanche da meia-noite, e a luz de sua geladeira refletisse nas paredes do quarto, seria tão brilhante quanto o fundo que a New Horizons detectou.

Então, qual poderia ser a fonte desse brilho residual? a‰ possí­vel que uma abunda¢ncia de gala¡xias ana£s no universo relativamente pra³ximo esteja além da detectabilidade. Ou os halos difusos de estrelas que circundam as gala¡xias podem ser mais brilhantes do que o esperado. Pode haver uma população de estrelas intergala¡cticas desonestas espalhadas por todo o cosmos. Talvez o mais intrigante seja que pode haver muito mais gala¡xias distantes e fracas do que as teorias sugerem. Isso significaria que a distribuição uniforme dos tamanhos das gala¡xias medidos atéagora aumenta abruptamente logo além dos sistemas mais taªnues que podemos ver - assim como hámuito mais seixos em uma praia do que rochas.

O pra³ximo telesca³pio espacial James Webb da NASA pode ajudar a resolver o mistanãrio. Se a causa for fraca, gala¡xias individuais, então as observações de campo ultraprofundas de Webb devem ser capazes de detecta¡-las.

Este estudo foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal .