DOI: 10.3847/2041-8213/acf85a
Credibilidade: 999
#Galáxias
Um novo conjunto de simulações sugere que o brilho incomum das primeiras galáxias descobertas pelo telescópio James Webb pode ser devido a um estranho modo de formação estelar de rápida explosão.
Os astrofísicos podem ter uma explicação para a descoberta do Telescópio Espacial James Webb de um enxame de misteriosas galáxias primitivas que ameaçam quebrar a cosmologia.
As galáxias, que o telescópio James Webb (James Webb) detectou formando-se já 500 milhões de anos após o Big Bang, eram tão brilhantes que teoricamente não deveriam existir: brilhos de sua magnitude só deveriam vir de galáxias massivas com tantas estrelas quanto a Via Láctea, mas estas primeiras galáxias tomaram forma numa fração do tempo que a nossa.
A descoberta ameaçou alterar a compreensão dos físicos sobre a formação de galáxias e até mesmo o modelo padrão da cosmologia. Agora, uma equipe de pesquisadores usando simulações de supercomputadores sugere que as galáxias podem não ser tão massivas – elas podem apenas ser extraordinariamente brilhantes. Os pesquisadores publicaram suas descobertas em 3 de outubro no Astrophysical Journal Letters.
“Normalmente, uma galáxia é brilhante porque é grande. Mas como estas galáxias se formaram no amanhecer cósmico, não passou tempo suficiente desde o Big Bang. Como é que estas galáxias massivas se reuniram tão rapidamente?” O autor sênior do estudo, Claude-André Faucher-Giguère, astrofísico da Northwestern University, disse em um comunicado. “As nossas simulações mostram que as galáxias não têm problemas em formar este brilho até ao amanhecer cósmico.”
Os cientistas não sabem exatamente quando os primeiros aglomerados de estrelas começaram a fundir-se nos primórdios das galáxias que vemos hoje, mas os cosmólogos estimaram anteriormente que o processo começou lentamente a tomar forma nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang.
As teorias atualmente aceites sugerem que estas primeiras protogaláxias atingiram a adolescência entre 1 e 2 bilhões de anos de vida no Universo – formando-se em galáxias anãs que começaram a devorar-se umas às outras para se transformarem em galáxias como a nossa.
Isto fez com que a descoberta pelo James Webb de milhares de galáxias primitivas invulgarmente brilhantes, algumas até parecidas com a nossa, fosse uma surpresa desconcertante para os astrônomos. Foi uma descoberta que colocou em sérias dúvidas a sua compreensão mais básica de como o universo evoluiu. Se estas galáxias fossem como a nossa, para brilharem tanto teriam de ter aumentado até tamanhos enormes numa fracção do tempo normal.
Para investigar o que poderia ter dado a estas galáxias o seu estranho brilho, os investigadores criaram um modelo de formação de galáxias e executaram-no através de um supercomputador – simulando o turbilhão e a coagulação do gás do Universo primitivo à medida que este se transformava em estrelas, que por sua vez se formavam em galáxias.
Ao contabilizar cuidadosamente a massa, a energia, o momento e a composição química do jovem Universo, os investigadores descobriram que as estrelas nesta época inicial poderiam ter-se formado em explosões repentinas e rápidas após anos de inatividade. Conhecido como “formação estelar em explosão”, o processo é diferente da taxa constante de nascimento de estrelas no universo atual e poderia explicar por que o universo primitivo é tão brilhante.
No universo primitivo, as estrelas nasceram sugando gás em sua direção, antes de expulsá-lo novamente após morrerem em explosões estelares conhecidas como supernovas. Este batimento cardíaco de gás, entrando e saindo, permitiu que as estrelas se formassem em explosões rápidas e brilhantes após milhões de anos de dormência. Mais tarde, à medida que o Universo envelheceu e as galáxias cresceram, a sua gravidade tornou-se demasiado forte para que o gás fosse ejetado pelas supernovas, forçando a formação de estrelas a um ritmo mais lento.
Se a hipótese de formação de estrelas em explosão estiver correta, as galáxias que o James Webb detectou são mais brilhantes porque estamos a observar a forma das suas estrelas nestas explosões repentinas, e não porque contêm tantas estrelas como as atuais.
“A maior parte da luz numa galáxia vem das estrelas mais massivas”, disse Faucher-Giguère. “Como as estrelas mais massivas queimam a uma velocidade mais elevada, têm uma vida mais curta. Consomem rapidamente o seu combustível em reações nucleares. Portanto, o brilho de uma galáxia está mais diretamente relacionado com quantas estrelas ela formou nos últimos milhões de anos. do que a massa da galáxia como um todo.”
Se as simulações dos astrofísicos estiverem corretas, a nossa visão padrão do universo terá sobrevivido, de forma um tanto decepcionante. Mas os astrônomos precisarão fazer leituras mais precisas das misteriosas galáxias no amanhecer cósmico antes de poderem ter certeza.
Publicado em 11/10/2023 10h49
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