doi.org/10.1038/s41586-024-07703-7
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#Estrelas
A história de como as estrelas e galáxias surgiram e evoluíram até aos dias de hoje continua sendo uma das questões astrofísicas mais desafiantes a resolver, mas novas pesquisas aproximam-nos da sua compreensão.
Um recente estudo internacional liderado pela Dra. Angela Adamo, da Universidade de Estocolmo, revelou novos insights sobre galáxias jovens da Época da Reionização.
Utilizando o Telescópio Espacial James Webb (James Webb), os pesquisadores estudaram a galáxia em arco Cosmic Gems (SPT0615-JD), confirmando que sua luz se originou 460 milhões de anos após o Big Bang.
O que torna esta galáxia única é que ela é ampliada através de um efeito chamado lente gravitacional, que não foi observado em outras galáxias formadas naquela época.
A ampliação do arco das Joias Cósmicas permitiu à equipe estudar pela primeira vez as estruturas menores dentro de uma galáxia infantil.
Os pesquisadores descobriram que o arco Cosmic Gems abriga cinco jovens aglomerados estelares massivos nos quais as estrelas são formadas.
A surpresa e o espanto foram incríveis quando abrimos as imagens do James Webb pela primeira vez”, diz Adamo.
O Mistério do Universo Primitivo A Época da Reionização (EoR) é um momento crucial durante a evolução do Universo, que ocorreu no primeiro bilhão de anos após o Big Bang.
Durante este período, o Universo passou por uma importante transição.
Nos seus primeiros dias, era preenchido com gás hidrogênio neutro, mas isso mudou durante a EoR.
A matéria do Universo passou de sua forma neutra para totalmente ionizada; os átomos foram despojados de seus elétrons.
Acredita-se que as primeiras galáxias do Universo tenham impulsionado esta transformação.
Para estudar as primeiras galáxias é preciso olhar para longe no espaço.
A luz viaja a uma velocidade finita.
Ao observar objetos a grandes distâncias, podemos olhar para trás no tempo – como vemos o estado do objeto no momento em que a luz foi emitida por ele.
No entanto, é difícil observar pequenos detalhes de um objeto a distâncias suficientemente grandes para estudar o Universo primordial.
Um método para observar detalhes mais sutis em uma galáxia a grande distância é através do uso de lentes gravitacionais.
A lente gravitacional ocorre quando um corpo celeste de grande massa curva o caminho da luz ao seu redor devido à sua forte gravidade.
Quando a luz emitida por uma fonte passa pelas lentes gravitacionais ela é distorcida semelhante ao efeito de uma lupa.
Desta forma, os astrônomos podem observar pequenos detalhes em objetos distantes.
As galáxias constroem lentamente a sua população estelar através de um processo conhecido como formação estelar.
Nas galáxias locais vemos que uma grande fração de estrelas se forma em aglomerados estelares.
Aglomerados de estrelas são grupos de estrelas mantidas unidas por forças gravitacionais.
Os aglomerados de estrelas podem ter tamanhos variados, onde alguns contêm apenas um pequeno número de estrelas e outros que podem conter milhões.
Os aglomerados globulares são aglomerados estelares muito antigos onde as estrelas já foram formadas, mas não mais.
Como e onde os aglomerados globulares se formaram é um mistério de longa data.
Observações Avançadas com James Webb Num novo estudo publicado na revista científica Nature, a equipe de astrônomos apresenta a descoberta de aglomerados de estrelas numa galáxia cuja luz passou por uma lente gravitacional no seu caminho em direção à Terra.
Essa conquista só foi possível graças às capacidades incomparáveis do James Webb”, diz o Dr. Adu00e9lau00000efde Claeyssens, da Universidade de Estocolmo e coautor da publicação.
A galáxia SPT0615-JD, também conhecida como Arco das Gemas Cósmicas, está localizada no Universo distante.
A luz que atingiu a Terra atualmente foi emitida por esta galáxia apenas 460 milhões de anos após o Big Bang.
Ao estudar este objeto, os astrônomos olham para trás 97% do tempo cósmico.
O poder da NIRCam e da descoberta de aglomerados estelares Devido às lentes gravitacionais, o Arco das Gemas Cósmicas poderia ser resolvido em escalas pequenas o suficiente para estudar os objetos dentro dele, u201d acrescenta Claeyssens.
A equipe usou o instrumento Near Infrared Camera (NIRCam) a bordo do James Webb para suas observações.
O NIRCam foi construído para obter imagens de alta resolução na parte do infravermelho próximo do espectro de luz, onde as primeiras estrelas e galáxias podem ser detectadas.
Usando a alta resolução do James Webb NIRCam, as observações resultantes mostraram uma cadeia de pontos brilhantes espelhados de um lado para o outro.
Foi descoberto que esses pontos eram cinco jovens aglomerados de estrelas massivas.
A importância da descoberta dos primeiros aglomerados estelares Através da análise dos espectros de luz emitidos pela galáxia, foi possível determinar que os aglomerados estelares estão ligados gravitacionalmente e têm uma densidade estelar três vezes maior do que os típicos aglomerados estelares jovens no Universo local.
Verificou-se também que os aglomerados se formaram recentemente, num período de 50 milhões de anos.
Eles são muito massivos, embora muito menores que os aglomerados globulares.
Foi incrível ver as imagens James Webb do arco Cosmic Gems e perceber que estávamos olhando para aglomerados de estrelas em uma galáxia tão jovem.
Observamos aglomerados globulares em torno de galáxias locais, mas não sabemos quando e onde se formaram.
As observações do arco das Joias Cósmicas abriram-nos uma janela única para o trabalho das galáxias infantis, além de nos mostrarem onde se formaram os enxames globulares, u201d diz Adamo.
Esses aglomerados terão tempo suficiente para relaxar e se tornarem aglomerados globulares, por terem sido formados em uma idade tão jovem do Universo”, acrescenta ela.
Compreender o Universo Primitivo Através de estudos de enxames estelares em galáxias jovens nascidas pouco depois do Big Bang, pode ser alcançada uma maior compreensão de como e onde os enxames globulares são formados.
Uma vez que se acredita que as galáxias jovens impulsionam a reionização durante a EoR, é crucial estudá-las em profundidade para obter conhecimento sobre o Universo primordial.
Utilizando as descobertas feitas pelos autores deste estudo, mais informações são adicionadas à nossa compreensão de como nasceram as estrelas nas primeiras galáxias e onde e como os aglomerados globulares são formados.
Olhando para o Futuro No futuro, o grupo planeia construir uma amostra maior de galáxias semelhantes.
Temos uma galáxia até agora, mas precisamos de muitas mais se quisermos criar dados demográficos das populações de aglomerados formados nas primeiras galáxias”, diz Adamo.
A equipe também tem um programa aprovado para o próximo ciclo de observações do James Webb, onde estudará a galáxia do Arco das Gemas Cósmicas e os aglomerados de estrelas recentemente descobertos com mais detalhes.
Observações espectroscópicas nos permitirão mapear espacialmente a taxa de formação de estrelas e a eficiência da produção de fótons ionizantes ao longo da galáxia – acrescenta o Dr. Larry Bradley, investigador principal do programa James Webb e segundo autor deste artigo.
Publicado em 04/07/2024 17h06
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