Como cientistas encontram galáxias distantes e enxergam o passado

O Universo sempre despertou fascínio. Entre estrelas, nebulosas e galáxias, os cientistas continuam revelando novos objetos cósmicos e partes cada vez mais antigas da história do cosmos.

Estimativas baseadas em imagens feitas pelo telescópio espacial Hubble indicam que podem existir mais de 1 trilhão de galáxias no Universo observável. Mas como os cientistas conseguem detectar objetos tão distantes?

Como as galáxias são encontradas?

Detectar galáxias extremamente distantes exige observar o Universo em diferentes tipos de radiação, e não apenas na luz visível.

“O Universo emite radiação em várias frequências do espectro eletromagnético, e cada faixa revela um tipo de informação”, diz o astrofísico Adam Smith Gontijo, professor da Universidade Católica de Brasília (UCB).

Por isso, os astrônomos analisam o cosmos em diversas partes do espectro, como ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, ultravioleta, raios X e raios gama.

Regiões muito energéticas costumam emitir radiação em faixas como ultravioleta ou raios X. Já estruturas mais frias, como nuvens de gás e poeira, aparecem com mais clareza em observações no infravermelho ou no rádio. Outro fenômeno essencial para identificar galáxias muito antigas é o chamado redshift, ou 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”, explica Gontijo.

Como o espaço está em expansão, a luz emitida por galáxias distantes percorre bilhões de anos até chegar à Terra. Durante essa viagem, o comprimento de onda se alonga e tende a aparecer em frequências mais avermelhadas do espectro.

Telescópios sensíveis ao infravermelho, como o James Webb, são especialmente importantes nesse processo, pois conseguem detectar essa radiação vinda das galáxias mais distantes.

Além das imagens, os astrônomos utilizam a espectroscopia, técnica que analisa a luz emitida pelos objetos para identificar sua composição química e estimar sua distância.

O que significa “olhar para o passado”?

Observar o espaço é, na prática, observar o passado do Universo. Isso acontece porque a luz leva tempo para percorrer grandes distâncias.

“O Sol está a cerca de 150 milhões de quilômetros da Terra. A luz dele leva aproximadamente oito minutos para chegar até nós”, explica o astrônomo Adriano Leonês, pesquisador da Universidade de Brasília.

Quando olhamos para o Sol, portanto, vemos a estrela como ela era oito minutos antes. O mesmo acontece com outros objetos celestes. A estrela mais próxima do Sistema Solar, Alfa Centauri, está a cerca de quatro anos-luz de distância. A luz que vemos hoje saiu de lá há quatro anos.

No caso de galáxias extremamente distantes, essa diferença pode chegar a bilhões de anos.

“Por esse motivo dizemos que observar o céu é literalmente fazer uma viagem no tempo, nesse caso ao passado das estrelas”, destaca Leonês.

Como telescópios e métodos medem distâncias no Universo

Para determinar distâncias tão grandes, os astrônomos utilizam diferentes métodos, que variam de acordo com a escala do objeto observado. Em regiões relativamente próximas, uma técnica comum é a paralaxe, que mede pequenas mudanças aparentes na posição das estrelas conforme a Terra se move em sua órbita.

Para distâncias maiores, entram em cena estrelas especiais chamadas Cefeidas e também as supernovas do tipo Ia. Os objetos funcionam como marcadores cósmicos porque possuem brilho conhecido, o que permite calcular sua distância.

Grande parte dessas descobertas depende também de telescópios cada vez mais avançados. Entre os instrumentos mais importantes atualmente estão os telescópios espaciais Hubble e James Webb, além da missão Gaia.

Observatórios instalados na Terra, como os telescópios do Observatório Europeu do Sul e os telescópios Gemini, também contribuem para essas observações.

“Até mesmo a astrofotografia amadora pode ajudar na localização de galáxias e no processamento de dados obtidos por grandes instrumentos”, aponta Leonês.

O que essas descobertas revelam sobre o Universo

A observação de galáxias muito antigas ajuda os cientistas a entender como o Universo evoluiu ao longo do tempo.

Segundo Gontijo, as descobertas mostram como o cosmos passou de um estado inicial simples, formado principalmente por hidrogênio e hélio, para um ambiente cheio de estrelas, galáxias, planetas e elementos químicos mais complexos.

Ao estudar essas galáxias primordiais, os astrônomos investigam quando surgiram as primeiras estrelas e como a matéria começou a se organizar em grandes estruturas.

Em alguns casos, os telescópios modernos conseguem observar galáxias que existiam apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.

Um exemplo recente identificado pelo telescópio James Webb é a galáxia JADES-GS-z14-0, considerada atualmente uma das mais distantes já observadas.

Cada nova descoberta contribui para ampliar o conhecimento sobre a origem e a evolução do Universo. A observação de galáxias muito distantes permite estudar fases cada vez mais antigas da história cósmica.