Descoberta: primeira galáxia em formação ativa tão leve quanto a jovem Via Láctea

Pela primeira vez, o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA detectou e "pesou" uma galáxia que não só existiu cerca de 600 milhões de anos após o Big Bang, mas também tem uma massa que é semelhante à massa da nossa Via Láctea que poderia ter sido no mesmo estágio de desenvolvimento.

Outras galáxias que Webb detectou neste período da história do Universo são significativamente mais massivas. Apelidada de Firefly Sparkle, esta galáxia está brilhando com aglomerados de estrelas — 10 no total — cada um dos quais os pesquisadores examinaram em grande detalhe. 

Milhares de objetos sobrepostos em várias distâncias estão espalhados por este campo, incluindo galáxias em um aglomerado de galáxias massivo e galáxias de fundo distorcidas atrás do aglomerado de galáxias. O fundo do espaço é preto. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, C. Willott (NRC-Canadá), L. Mowla (Wellesley College), K. Iyer (Columbia)

“Eu não achava que seria possível resolver uma galáxia que existia tão cedo no Universo em tantos componentes distintos, muito menos descobrir que sua massa é semelhante à da nossa própria galáxia quando ela estava em processo de formação”, disse Lamiya Mowla, coautora principal do artigo e professora assistente no Wellesley College em Massachusetts. “Há tanta coisa acontecendo dentro desta pequena galáxia, incluindo tantas fases diferentes de formação de estrelas.”

Webb conseguiu obter imagens da galáxia com detalhes suficientes por dois motivos. Um é um benefício do cosmos: um enorme aglomerado de galáxias em primeiro plano melhorou radicalmente a aparência da galáxia distante por meio de um efeito natural conhecido como lente gravitacional . E quando combinado com a especialização do telescópio em imagens de alta resolução de luz infravermelha , Webb forneceu novos dados sem precedentes sobre o conteúdo da galáxia.

“Sem o benefício dessa lente gravitacional, não seríamos capazes de resolver essa galáxia”, disse Kartheik Iyer, coautor principal e NASA Hubble Fellow na Universidade de Columbia em Nova York. “Sabíamos que esperávamos isso com base na física atual, mas é surpreendente que realmente o tenhamos visto.”

Mowla, que avistou a galáxia na imagem de Webb, foi atraído por seus brilhantes aglomerados de estrelas, porque objetos que brilham normalmente indicam que são extremamente aglomerados e complicados. Como a galáxia parece um "brilho" ou enxame de vaga-lumes em uma noite quente de verão, eles a chamaram de galáxia Firefly Sparkle.

Reconstruindo a aparência da galáxia

A equipe de pesquisa modelou como a galáxia poderia ter parecido se sua imagem não fosse esticada por lentes gravitacionais e descobriu que ela se assemelhava a uma gota de chuva alongada. Suspensos dentro dela estão dois aglomerados de estrelas em direção ao topo e oito em direção à parte inferior. “Nossa reconstrução mostra que aglomerados de estrelas em formação ativa são cercados por luz difusa de outras estrelas não resolvidas”, disse Iyer. “Esta galáxia está literalmente em processo de montagem.” 

Os dados de Webb mostram que a galáxia Firefly Sparkle é menor, caindo na categoria de galáxia de baixa massa. Bilhões de anos se passarão antes que ela construa seu peso total e uma forma distinta . “A maioria das outras galáxias que Webb nos mostrou não são ampliadas ou esticadas, e não somos capazes de ver seus 'blocos de construção' separadamente. Com Firefly Sparkle, estamos testemunhando uma galáxia sendo montada tijolo por tijolo”, disse Mowla.

Esticado e brilhante, pronto para uma análise detalhada

Como a imagem da galáxia é distorcida em um longo arco, os pesquisadores facilmente escolheram 10 aglomerados estelares distintos, que estão emitindo a maior parte da luz da galáxia. Eles são representados aqui em tons de rosa, roxo e azul. Essas cores nas imagens de Webb e seus espectros de suporte confirmaram que a formação de estrelas não aconteceu de uma só vez nesta galáxia, mas foi escalonada no tempo.

“Esta galáxia tem uma população diversa de aglomerados de estrelas, e é notável que possamos vê-los separadamente em uma idade tão precoce do Universo”, disse Chris Willott do National Research Council Canada, um coautor e pesquisador principal do programa de observação. “Cada aglomerado de estrelas está passando por uma fase diferente de formação ou evolução.”

O formato projetado da galáxia mostra que suas estrelas não se acomodaram em uma protuberância central ou em um disco fino e achatado, outra evidência de que a galáxia ainda está se formando.

Companheiros 'brilhantes'

Os pesquisadores não podem prever como essa galáxia desorganizada se formará e tomará forma ao longo de bilhões de anos, mas há duas galáxias que a equipe confirmou que estão "circulando" dentro de um perímetro estreito e podem influenciar como ela acumula massa ao longo de bilhões de anos.

Firefly Sparkle está a apenas 6500 anos-luz de distância de sua primeira companheira, e sua segunda companheira está separada por 42 000 anos-luz. Para contextualizar, a Via Láctea totalmente formada tem cerca de 100 000 anos-luz de diâmetro — todas as três caberiam dentro dela. Não apenas suas companheiras estão muito próximas, os pesquisadores também acham que elas estão orbitando uma à outra.

Cada vez que uma galáxia passa por outra, o gás se condensa e esfria, permitindo que novas estrelas se formem em aglomerados, aumentando as massas das galáxias. “Há muito tempo se prevê que as galáxias no Universo primitivo se formam por meio de interações e fusões sucessivas com outras galáxias menores”, disse Yoshihisa Asada, coautor e doutorando na Universidade de Kyoto, no Japão. “ Podemos estar testemunhando esse processo em ação .” 

“ Esta é apenas a primeira de muitas galáxias que o JWST descobrirá, pois estamos apenas começando a usar esses microscópios cósmicos ”, acrescentou o membro da equipe Maruša Bradač da Universidade de Ljubljana, na Eslovênia. “Assim como os microscópios nos permitem ver grãos de pólen de plantas, a incrível resolução do Webb e o poder de ampliação das lentes gravitacionais nos permitem ver os pequenos pedaços dentro das galáxias. Nossa equipe está agora analisando todas as galáxias antigas, e os resultados estão todos apontando na mesma direção: ainda temos que aprender muito mais sobre como essas galáxias antigas se formaram. ”

Este trabalho foi publicado em 12 de dezembro de 2024 na revista Nature.

Fonte: esawebb.org