Uma mancha vermelha à espreita no fundo de uma imagem profunda do espaço foi agora validada como uma das primeiras galáxias conhecidas no Universo.
Chama-se Galáxia de Maisie, e a análise espectroscópica confirmou que o Telescópio Espacial James Webb observou o objeto como ele apareceu apenas 390 milhões de anos após o Big Bang. Isso não é tão cedo quanto os cientistas pensavam inicialmente, mas agora é oficialmente uma das primeiras galáxias confirmadas no Universo.
De acordo com uma equipe liderada pelo astrônomo Pablo Arrabal Haro, do NOIRLab da National Science Foundation dos EUA, os resultados não apenas ajudam a confirmar que o Universo primitivo é realmente muito mais populoso do que esperávamos, mas também é necessário ter cuidado ao analisar as observações do James Webb.
“O interessante sobre a galáxia de Maisie é que ela foi uma das primeiras galáxias distantes identificadas pelo James Webb e, desse conjunto, é a primeira a ser realmente confirmada espectroscopicamente”, diz o astrônomo Steven Finkelstein, da Universidade do Texas em Austin, que nomeou a galáxia em homenagem a sua filha, em cujo aniversário a galáxia foi descoberta no ano passado.
Identificar o período de tempo das galáxias emergentes no início do Universo requer um pouco de compreensão.
A melhor ferramenta que temos atualmente é redshift. Como o Universo está se expandindo a um ritmo acelerado, a maioria dos objetos distantes de nossa galáxia parece estar se afastando. Quanto mais longe a luz teve que viajar para nos alcançar, mais rápido o material distante parece estar se afastando de nós.
Isso faz com que a luz fique esticada ou desviada para o vermelho; seus comprimentos de onda se tornam mais longos, atenuando-se nas partes mais vermelhas do espectro. Usando a letra z para descrever esse fenômeno, os astrônomos usam medidas de desvio para o vermelho para calcular o tempo em que a luz foi emitida.
O James Webb é um poderoso instrumento que estuda o Universo nestes comprimentos de onda infravermelhos. É por isso que os cientistas o estão usando para examinar mais profundamente o Universo primitivo do que jamais pudemos antes.
Mas há mais de uma maneira de calcular z. Quando Finkelstein e sua equipe publicaram pela primeira vez no Maisie’s Galaxy, eles basearam sua estimativa de desvio para o vermelho na fotometria; ou seja, o brilho da luz vista através de vários filtros. Esse trabalho retornou uma estimativa de z∼12. Isso significa que eles pensaram que a galáxia foi observada cerca de 366 milhões de anos após o Big Bang.
Para refinar esse resultado, a equipe seguiu usando o instrumento espectroscópico do James Webb, NIRSpec, que divide a luz em diferentes comprimentos de onda do infravermelho próximo para uma análise mais detalhada. E os dados do NIRSpec retornaram um desvio para o vermelho de z=11,4; cerca de 390 milhões de anos após o Big Bang. Isso significa que a luz da galáxia de Maisie viajou por cerca de 13,4 bilhões de anos antes de ser captada pelo James Webb.
A pesquisa também analisou duas outras galáxias do Universo inicial captadas no Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey que nos deu a Galáxia de Maisie. Um deles retornou um desvio para o vermelho consistente com sua estimativa fotométrica, com um desvio para o vermelho de z=11,043; mas o outro estava bastante desligado.
O CEERS-93316 foi identificado provisoriamente 250 milhões de anos após o Big Bang – redshift z?16.4 – mas o acompanhamento espectroscópico foi necessário para confirmar. E o acompanhamento espectroscópico obteve um desvio para o vermelho muito diferente, apenas z=4,9. Isso é cerca de 1,2 bilhão de anos após o Big Bang.
O erro de identificação ocorreu porque tinha três propriedades sobrepostas que imitavam as cores esperadas de uma galáxia observada em z≈16 em análise fotométrica.
Outras galáxias também podem cair nesta “zona de sobreposição tripla”, dizem os pesquisadores, exigindo cuidado extra para aqueles objetos que parecem ter desvios para o vermelho particularmente altos.
Mas, tudo está bem quando acaba bem, no que diz respeito ao CEER-93316.
“Teria sido realmente desafiador explicar como o Universo poderia criar uma galáxia tão massiva tão cedo”, diz Finkelstein.
“Então, acho que esse provavelmente sempre foi o resultado mais provável, porque era tão extremo, tão brilhante, com um aparente alto desvio para o vermelho”.
Publicado em 21/08/2023 01h41
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