Veja os favoritos dos pesquisadores de uma pesquisa do Universo profundo pelo Telescópio Espacial James Webb.
Este mês, os pesquisadores divulgaram os resultados de uma das maiores e mais profundas pesquisas astronômicas do céu noturno realizadas pelo Telescópio Espacial James Webb. O esforço identificou algumas das primeiras galáxias já vistas – desde os primeiros 650 milhões de anos após o nascimento do Universo no Big Bang. E as descobertas têm deslumbrado os astrônomos, revelando que estrelas e galáxias estavam se formando e evoluindo muito antes do que qualquer um suspeitava.
O projeto, conhecido como James Webb Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), examinou vários trechos do céu, incluindo um na constelação de Fornax – que ficou famoso em 2004 depois que o Telescópio Espacial Hubble o observou por 11 dias, revelando milhares de galáxias. Ao contrário do Hubble, no entanto, o James Webb opera principalmente em comprimentos de onda infravermelhos de luz, tornando-o ideal para detectar galáxias extremamente distantes, cuja luz é esticada à medida que o Universo se expande, fazendo com que pareça mais vermelho.
A luz das estrelas desses objetos percorreu distâncias tão grandes que parecem não muito depois do Big Bang, 13,8 bilhões de anos atrás. Os astrônomos medem a distância usando um fator conhecido como redshift: quanto maior o redshift, mais distante o objeto.
Antes do lançamento do James Webb em 2021, apenas algumas dezenas de galáxias haviam sido detectadas em desvios para o vermelho superiores a 8. JADES identificou um número impressionante de 717 galáxias que provavelmente estão nessa faixa. Aqui, os astrônomos ajudam a Nature a entender o dilúvio de dados, escolhendo algumas de suas galáxias favoritas (listadas da mais distante à menos) e explicando o que os objetos podem nos ensinar sobre os primeiros dias do Universo.
A recordista
Esta mancha vermelha borrada pode não parecer muito, mas é o atual recordista do objeto mais distante conhecido no Universo. O James Webb descobriu a galáxia, conhecida como JADES-GS-z13-0, no final do ano passado e depois confirmou, por meio de estudos detalhados de sua luz estelar, que ela se encontra em um desvio para o vermelho de 13,2. Isso significa que parece como era apenas 320 milhões de anos após o Big Bang.
A galáxia é fisicamente pequena, com apenas algumas centenas de anos-luz de diâmetro, mas está produzindo novas estrelas a uma taxa comparável à Via Láctea atual, diz Brant Robertson, astrônomo da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. Isso é notável porque os cientistas pensaram que as primeiras galáxias a se formar no Universo se juntariam lentamente à medida que as estrelas se inflamassem e se aglutinassem. JADES-GS-z13-0 e outros objetos semelhantes mostram que as primeiras galáxias eram focos de formação estelar.
“Essas galáxias são os blocos de construção da estrutura do Universo”, diz Kevin Hainline, astrônomo da Universidade do Arizona em Tucson. Com o James Webb, ele acrescenta, “estamos vendo-os em todos os lugares”.
O osso de cachorro brilhante
Os pesquisadores acham que esse objeto em forma de osso de cachorro está em um desvio para o vermelho de 11,3, embora essa distância ainda precise ser confirmada. Supondo que seja, então parece que foi cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang.
O James Webb está encontrando mais estrutura no início do Universo do que qualquer um esperava: o osso do cachorro parece ser duas galáxias menores em processo de coalescência. Assim, cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang, o Universo já havia formado estrelas que se agruparam em galáxias, e duas dessas galáxias se juntaram.
Antes do James Webb começar a pesquisar o céu noturno, os cientistas não pensavam que tanta ação galáctica fosse possível tão cedo no Universo. “Eu não esperava ver esses tipos de objetos em nossos dados”, diz Hainline.
Aquele com (talvez) as primeiras estrelas
Com um desvio para o vermelho de 10,6, esta galáxia é surpreendentemente brilhante apenas 430 milhões de anos após o Big Bang, diz Robertson. Localizada pela primeira vez com o Hubble, a galáxia, chamada GN-z11, aparece como uma esfera brilhante incrivelmente compacta sob o olhar do James Webb. Esse brilho pode vir de um buraco negro gigante em seu centro, em torno do qual gás superaquecido e poeira espiralam.
Outras observações do James Webb sugerem que esta galáxia contém algumas das primeiras estrelas a se formar no Universo. A evidência, na forma de bolsões quimicamente incomuns de gás hélio primordial ao redor das bordas da galáxia, é provisória.
Mas as primeiras estrelas teriam sido feitas principalmente de hidrogênio e hélio, com muito poucos outros elementos químicos. Isso é exatamente o que o James Webb pode ter detectado no GN-z11. Se assim for, cumpriria o sonho de longa data dos astrônomos de detectar essas estrelas.
A grande desajeitada
Esta galáxia bulbosa está em um desvio para o vermelho de 8, colocando-a cerca de 300 milhões de anos depois do detentor do recorde. Dada a estrutura irregular que desenvolveu, no entanto, esses 300 milhões de anos devem ter sido cheios de ação.
Se os 13,8 bilhões de anos da história do Universo fossem compactados em um filme de duas horas, os primeiros cinco minutos – que configuram o enredo para tudo o que se segue – mostrariam todas as galáxias iniciais que o James Webb está encontrando, diz Hainline. E esta enorme galáxia, que se estende por cerca de 3,7 quiloparsecs (12.000 anos-luz), indica que o Universo foi dinâmico desde o início.
O de dentro para fora
Esta pequena galáxia, vista como era 700 milhões de anos após o Big Bang, tem mais estrelas se formando em sua periferia do que em seu centro.
“É a primeira vez que podemos quantificar o crescimento de dentro para fora em um estágio tão inicial” do Universo, diz Sandro Tacchella, astrofísico da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. Isso é surpreendente porque a teoria sugere o contrário – que as primeiras galáxias deveriam ter estrelas se formando mais perto de seus centros.
Esta galáxia parece ter começado imediatamente, formando tantas estrelas em seu coração compacto quanto as grandes galáxias têm agora. Depois disso, passou a fazer estrelas em seus arredores, que é o estágio em que os astrônomos podem vê-lo hoje.
A rosa cósmica
Essa reunião floral de galáxias muito empoeiradas e muito vermelhas chamou a atenção da equipe JADES quase imediatamente, ganhando o apelido de rosa cósmica.
“Ele tem um lugar especial no coração da equipe”, diz Stacey Alberts, astrônomo da Universidade do Arizona em Tucson. “Do ponto de vista científico, é uma bela demonstração do avanço do James Webb na compreensão de quão vermelho é o Universo.”
As galáxias da rosa provavelmente não estão fisicamente relacionadas umas com as outras, porque estão a distâncias variadas, abrangendo desvios para o vermelho de 2,5 a 3,9. Mas esses valores os colocam no centro do “meio-dia cósmico”, um período em torno de três bilhões de anos após o Big Bang, quando as galáxias formaram estrelas com tanta rapidez e fúria que produziram a maioria das estrelas conhecidas no Universo hoje.
Publicado em 06/07/2023 12h28
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