Poucos dias após o início oficial das operações científicas, o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA impulsionou os astrônomos para um reino de galáxias primitivas, anteriormente escondidas além do alcance de todos os outros telescópios. O James Webb está agora revelando um universo muito rico, onde as primeiras galáxias em formação parecem notavelmente diferentes das galáxias maduras vistas ao nosso redor hoje.
Pesquisadores descobriram duas galáxias excepcionalmente brilhantes que existiram aproximadamente 300 e 400 milhões de anos após o Big Bang. Seu brilho extremo é intrigante para os astrônomos. As jovens galáxias estão transformando gás em estrelas o mais rápido que podem e parecem compactadas em formas esféricas ou de disco que são muito menores do que a nossa galáxia Via Láctea. O início do nascimento estelar pode ter ocorrido apenas 100 milhões de anos após o Big Bang, que aconteceu há 13,8 bilhões de anos.
“Tudo o que vemos é novo. O James Webb está nos mostrando que existe um universo muito rico além do que imaginávamos”, disse Tommaso Treu, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, co-investigador de um dos programas do James Webb. “Mais uma vez o Universo nos surpreendeu. Essas primeiras galáxias são muito incomuns em muitos aspectos.”
Os resultados são do GLASS-JWST Early Release Science Program do Webb (Grism Lens-Amplified Survey from Space) e Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS). Dois trabalhos de pesquisa, liderados por Marco Castellano do Instituto Nacional de Astrofísica em Roma, Itália, e Rohan Naidu do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge, Massachusetts foram publicados no The Astrophysical Journal Letters.
Em apenas quatro dias de análise, os pesquisadores encontraram duas galáxias excepcionalmente brilhantes nas imagens do GLASS-JWST. Essas galáxias existiram aproximadamente 450 e 350 milhões de anos após o Big Bang (com redshifts de aproximadamente 10,5 e 12,5, respectivamente), que futuras medições espectroscópicas com o James Webb ajudarão a confirmar.
“Com o James Webb, ficamos surpresos ao encontrar a luz estelar mais distante que alguém já viu, apenas alguns dias depois que o James Webb divulgou seus primeiros dados”, disse Rohan Naidu da galáxia GLASS mais distante, conhecida como GLASS-z12, que se acredita ser datam de 350 milhões de anos após o big bang. O recordista anterior é a galáxia GN-z11, que existiu 400 milhões de anos após o big bang (desvio para o vermelho 11,1), e identificada em 2016 pelo Observatório Hubble e Keck em programas de céu profundo.
“Com base em todas as previsões, pensamos que teríamos que pesquisar um volume muito maior de espaço para encontrar tais galáxias”, disse Castellano.
“Essas observações apenas fazem sua cabeça explodir. Este é um capítulo totalmente novo na astronomia. É como uma escavação arqueológica, quando de repente você encontra uma cidade perdida ou algo que você não conhecia. É simplesmente impressionante”, acrescentou Paola Santini, quarta autor do Castellano et al. Papel VIDRO-JWST.
“Embora as distâncias dessas primeiras fontes ainda precisem ser confirmadas com espectroscopia, seus brilhos extremos são um verdadeiro quebra-cabeça, desafiando nossa compreensão da formação de galáxias”, observou Pascal Oesch, da Universidade de Genebra, na Suíça.
As observações do James Webb levam os astrônomos a um consenso de que um número incomum de galáxias no Universo primitivo era muito mais brilhante do que o esperado. Isso tornará mais fácil para o James Webb encontrar galáxias ainda mais antigas em pesquisas subsequentes do céu profundo, dizem os pesquisadores.
“Conseguimos algo que é incrivelmente fascinante. Essas galáxias teriam que ter começado a se unir talvez apenas 100 milhões de anos após o Big Bang. Ninguém esperava que a idade das trevas terminasse tão cedo”, disse Garth Illingworth, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz. “O Universo primordial teria sido apenas um centésimo de sua idade atual. É uma fatia de tempo no cosmos em evolução de 13,8 bilhões de anos.”
Erica Nelson, membro da equipe Naidu/Oesch, da Universidade do Colorado, observou que “nossa equipe ficou impressionada ao poder medir as formas dessas primeiras galáxias; seus discos calmos e ordenados questionam nossa compreensão de como as primeiras galáxias se formaram no aglomerado e caótico Universo primitivo.” Essa descoberta notável de discos compactos em tempos tão antigos só foi possível porque as imagens do James Webb são muito mais nítidas, em luz infravermelha, do que as do Hubble.
“Estas galáxias são muito diferentes da Via Láctea ou outras grandes galáxias que vemos ao nosso redor hoje”, disse Treu.
Illingworth enfatizou que as duas galáxias brilhantes encontradas por essas equipes têm muita luz. Ele disse que uma opção é que eles poderiam ter sido muito massivos, com muitas estrelas de baixa massa, como galáxias posteriores. Alternativamente, eles poderiam ser muito menos massivos, consistindo em muito menos estrelas extraordinariamente brilhantes, conhecidas como estrelas da População III.
Há muito teorizadas, elas seriam as primeiras estrelas já nascidas, ardendo em temperaturas escaldantes e compostas apenas de hidrogênio e hélio primordiais; só mais tarde as estrelas cozinhariam elementos mais pesados em seus fornos de fusão nuclear. Não são vistas estrelas primordiais extremamente quentes no Universo local.
“De fato, a fonte mais distante é muito compacta, e suas cores parecem indicar que sua população estelar é particularmente desprovida de elementos pesados e pode até conter algumas estrelas da População III. Apenas espectros do James Webb dirão”, disse Adriano Fontana, segundo autor de o Castellano et ai. papel e um membro da equipe GLASS-JWST.
As estimativas de distância do James Webb atuais para essas duas galáxias são baseadas na medição de suas cores infravermelhas. Eventualmente, medições de espectroscopia de acompanhamento mostrando como a luz foi esticada no Universo em expansão fornecerão uma verificação independente dessas medições de medida cósmica.
Publicado em 20/11/2022 11h59
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