A primeira imagem de qualidade científica revelada pelo mais novo telescópio espacial da NASA continha um tesouro escondido na forma de uma galáxia distante cercada por aglomerados densos que poderiam conter algumas das primeiras estrelas do universo.
Essa imagem, a primeira imagem de campo profundo do Telescópio Espacial James Webb (JWST), ofereceu uma impressionante variedade de galáxias. E uma equipe de astrônomos canadenses deu um zoom em uma galáxia localizada a 9 bilhões de anos-luz de distância da Terra, apelidada de “Galáxia Cintilante” porque os objetos compactos ao seu redor aparecem como pequenos pontos amarelo-vermelhos brilhantes. A galáxia é notável por si só por sua estranha aparência esticada, mas os objetos ao redor que inspiraram o apelido são de particular interesse científico, pois podem ser os aglomerados globulares de estrelas mais distantes já encontrados pelos astrônomos.
Aglomerados globulares são coleções de estrelas antigas que datam da infância de uma galáxia, para que possam conter pistas sobre os estágios iniciais da formação, crescimento e evolução galácticos. Observando os 12 objetos compactos que cercam a Sparkler Galaxy, a equipe canadense do NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) descobriu que cinco deles são de fato aglomerados globulares. Além disso, esses podem ser alguns dos aglomerados globulares mais antigos já vistos, talvez datando da época em que o universo começou a gerar estrelas.
“Foi realmente surpreendente para nós que fomos capazes de encontrar um objeto tão único tão cedo nos dados do JWST”, disse Kartheik G. Iyer, astrônomo da Universidade de Toronto no Canadá e co-autor principal do estudo, disse Space.com. “De acordo com nossa análise, descobrimos que a maioria desses brilhos ao redor do corpo principal da galáxia são sistemas estelares realmente massivos e muito antigos”.
A imagem do JWST permitiu que a equipe observasse os ‘brilhos’ em uma variedade de comprimentos de onda, observou Iyer, o que significa que os cientistas poderiam modelar os aglomerados com precisão para entender melhor suas propriedades físicas, incluindo sua idade e o número de estrelas que eles contêm. Usar aglomerados globulares tão distantes para datar as primeiras estrelas em galáxias distantes não era possível antes do JWST.
“O que estamos tentando fazer é tentar datar todos os objetos do universo – as estrelas, as galáxias e os aglomerados globulares – porque queremos saber, quando é que as estrelas começaram a nascer?” Lamiya Mowla, coautora do estudo e também astrônoma da Universidade de Toronto, disse ao Space.com.
A Via Láctea contém cerca de 150 aglomerados globulares, mas os cientistas têm se esforçado para determinar suas idades. Mowla explicou que, embora seja relativamente fácil datar a maioria das coisas em nossa galáxia, esse não é o caso de objetos particularmente antigos, que já parecem antigos quando vistos de perto e, portanto, mais recentemente no tempo. É muito mais fácil datar aglomerados mais distantes como a Galáxia Sparkler, que os astrônomos veem como eram 9 bilhões de anos atrás, quando o aglomerado era muito mais jovem e o próprio universo tinha apenas 4,5 bilhões de anos.
Pense em aglomerados globulares envelhecendo como os humanos, disse Mowla. “Envelhecer aglomerados globulares na Via Láctea é como olhar para uma foto tentando dizer se uma pessoa tem 50 anos ou se essa pessoa tem 55 anos”, disse ela. “É mais fácil dizer se alguém tem 5 anos ou se tem 10 anos. É ainda mais fácil dizer se tem 1 ano ou 6 anos.”
E como os astrônomos estão vendo os aglomerados globulares ao redor da Galáxia Sparkler como eram há 9 bilhões de anos, eles parecem muito jovens, fazendo com que determinar sua idade seja como olhar para a imagem de uma criança em vez de uma pessoa de meia-idade.
Os astrônomos confirmaram ainda mais a idade dos aglomerados usando dados do instrumento Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) fabricado no Canadá no JWST. As observações do NIRISS não revelaram nenhum sinal de oxigênio, que geralmente está associado a aglomerados jovens que estão formando estrelas ativamente.
O JWST obteve uma assistência na observação da Galáxia Sparkler do Telescópio Espacial Hubble, que já observou a galáxia antes, mas não conseguiu resolver os aglomerados globulares que a cercam, e de um fenômeno natural chamado lente gravitacional.
Uma mão amiga da relatividade geral
A lente gravitacional foi prevista pela primeira vez em 1915 pela teoria da relatividade geral de Einstein e desde então se tornou uma ferramenta poderosa para os astrônomos.
A relatividade geral diz que objetos de grande massa curvam o tecido do espaço-tempo. Pense nisso como colocar bolas de massa crescente em uma folha de borracha esticada: quanto maior a massa, maior o “dente” ou curvatura que ela causa. No espaço, essa curvatura dobra o caminho da luz. Quando a massa de um objeto de lente em primeiro plano é extrema, isso pode fazer com que um objeto de fundo – a fonte dessa luz – pareça muito maior ou em vários lugares em uma imagem.
A lente gravitacional é o que dá à Sparkler Galaxy sua forma estranha e esticada e a amplia o suficiente para que o JWST a detecte. O fenômeno também faz com que vários dos aglomerados circundantes apareçam em vários pontos na imagem de campo profundo do JWST.
Juntos, a ampliação e as múltiplas imagens criadas pelas lentes gravitacionais ajudaram no estudo desses objetos, mas também ajudaram a confirmar que esses aglomerados de fato orbitam a Galáxia Sparkler e não são apenas “sobrepostos” na linha de visão do JWST .
Uma das questões restantes em torno da Galáxia Sparkler é o quanto o objeto de lente em primeiro plano, o aglomerado de galáxias SMACS 0723, está ampliando.
“A ampliação da Galáxia Sparkler e seus arredores não é tão restrita quanto gostaríamos”, disse Iyer. “Então, uma das coisas que queremos fazer é construir um modelo de ampliação melhor para que possamos descobrir se ele é ampliado por um fator de 10 ou por um fator de 100.”
Descobrir o quanto a Galáxia Sparkler e seus aglomerados são ampliados pode ajudar a determinar propriedades como sua idade e distância da Terra com mais precisão.
A equipe CANUCS também usará o telescópio JWST em outubro para estudar cinco grandes aglomerados de galáxias, em torno dos quais eles esperam encontrar mais sistemas como os da Galáxia Sparkler.
“Esperamos que o conhecimento de que os aglomerados globulares podem ser observados a distâncias tão grandes com o JWST estimule mais pesquisas e pesquisas por objetos semelhantes”, disse Iyer.
O impacto do Telescópio Espacial James Webb na astronomia
Astrônomos e fãs do espaço aguardavam ansiosamente o lançamento das primeiras imagens do JWST. Iyer disse que alguns de seus colegas do CANUCS não dormiram na noite em que a imagem de campo profundo foi revelada, e Mowla relembrou a excitação da noite e a rapidez com que a busca por objetos cósmicos importantes começou.
“A grande revelação veio da NASA à noite e no dia seguinte toda a colaboração do CANUCS estava junto olhando para esta imagem juntos”, disse Mowla.
“Então vimos este sistema altamente lente de forma estranha”, acrescentou. “Mesmo na imagem colorida, essa coisa aparece e há esses aglomerados de estrelas, como esses pequenos pontos, que você não vê em outras galáxias”.
A descoberta de aglomerados globulares tão distantes na primeira imagem de campo profundo do JWST é um exemplo de como o telescópio continua a fornecer descobertas impressionantes e, no processo, moldando o futuro da astronomia, disseram eles. A dupla está se referindo ao fato de que, embora a Sparkler Galaxy e seus companheiros globulares estejam distantes o suficiente para serem vistos quando o universo tinha apenas cerca de 4 bilhões de anos, isso ainda é comparativamente próximo, considerando que o JWST foi projetado para ver galáxias como eram. apenas centenas de milhões de anos após o Big Bang.
“Estamos obtendo dados mais profundos do que prevíamos, o que é bastante surpreendente da maneira mais bonita”, disse Mowla.
E para Mowla, pesquisador em início de carreira, o momento não poderia ser melhor. “É um momento incrível para nós como jovens astrônomos que estão apenas começando”, acrescentou. “As pessoas estão esperando por este telescópio há tanto tempo, então nos sentimos incrivelmente sortudos por ter este telescópio logo no início de nossas carreiras”.
Publicado em 01/10/2022 10h54
Artigo original:
Estudo original: