Telescópio James Webb revela galáxias muito distantes

 Esta imagem JWST mostra o enxame de galáxias SMACS J0723.3-7327 com um grande número de galáxias de fundo sofrendo o efeito de lente. A barra branca em baixo corresponde a 50 segundos de arco, que é aproximadamente o tamanho máximo de Júpiter observado a partir da Terra. Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI

Usando a primeira imagem científica divulgada pelo Telescópio Espacial James Webb, uma equipa internacional de cientistas com contribuição significativa da Universidade Técnica de Munique construiu um modelo melhorado para a distribuição de massa do enxame de galáxias SMACS J0723.3−7327. Atuando como uma lente gravitacional, o enxame galáctico em primeiro plano produz tanto múltiplas imagens de galáxias de fundo como amplia estas imagens.

Uma família de tais imagens múltiplas pertence a uma galáxia, que o modelo prevê estar a uma distância de 13 mil milhões de anos, ou seja, cuja luz viajou cerca de 13 mil milhões de anos antes de alcançar o telescópio.

As lentes gravitacionais, especialmente os enxames de galáxias, ampliam a luz de galáxias de fundo e produzem múltiplas imagens das mesmas. Antes do James Webb, eram conhecidas 19 imagens múltiplas de seis fontes de fundo em SMACS J0723.3−7327. Os dados do JWST revelaram agora 27 imagens múltiplas adicionais de outras dez fontes sob o efeito de lente.

Nesta imagem, as várias galáxias de fundo que sofrem o efeito de lente estão numeradas, com cores de ciano indicando sistemas de imagem múltiplas já conhecidos e as cores verdes indicando novas fontes com lentes múltiplas. As inserções mostram imagens ampliadas de uma galáxia muito distante, com alguma subestrutura indicada pelas setas verdes. Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI (anotações pelo Instituto Max Planck para Astrofísica)

"Neste primeiro passo em frente na estrada construída pelo JWST, utilizámos dados recentes deste novíssimo telescópio para modelar com grande precisão o efeito de lente de SMACS0723", realça Gabriel Bartosch Caminha, pós-doutorado na Universidade Técnica de Munique, no Instituto Max Planck para Astrofísica e do GCCL (German Centre for Cosmological Lensing).

A colaboração começou por utilizar dados do Telescópio Espacial Hubble e do MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) para construir um modelo "pré-JWST" e depois refinou-o com a nova imagem do JWST no infravermelho próximo. "A imagem do Telescópio Espacial James Webb é absolutamente espantosa e bela, mostrando muitas mais fontes de fundo, o que nos permitiu aperfeiçoar substancialmente o nosso modelo de massa da lente", acrescenta.

Um dos modelos mais precisos disponíveis

Muitas destas novas fontes que sofrem efeito de lente ainda não têm estimativas de distância e os cientistas utilizaram o seu modelo de massa para prever a que distância é mais provável que estas galáxias estejam. Uma delas foi encontrada provavelmente à incrível distância de 13 mil milhões de anos (desvio para o vermelho > 7,5), ou seja, a sua luz foi emitida durante as fases iniciais do Universo. Esta galáxia é multiplicada em três imagens e a sua luminosidade é ampliada por um factor de μ≈20 no total.

No entanto, para estudar estes objetos primordiais, é fundamental descrever com precisão o efeito de lente do enxame de galáxias em primeiro plano. "O nosso preciso modelo de massa constitui a base para a exploração dos dados do JWST", enfatiza Sherry Suyu, professora de cosmologia observacional na Universidade Técnica de Munique, líder do grupo de investigação no Instituto Max Planck para Astrofísica e académica visitante no Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica. "As espetaculares imagens do JWST mostram uma grande variedade de galáxias com lentes fortes, que podem ser estudadas em detalhe graças ao nosso modelo preciso".

O novo modelo para a distribuição de massa do enxame em primeiro plano é capaz de reproduzir as posições de todas as imagens múltiplas com uma elevada precisão, tornando o modelo um dos mais exatos disponíveis. Para estudos de acompanhamento destas fontes, os modelos de lentes, incluindo os mapas de ampliação e desvios para o vermelho (ou seja, distâncias) estimados a partir do modelo, foram disponibilizados publicamente.

"Estamos muito entusiasmados com isto", acrescenta Suyu, "estamos ansiosamente à espera de futuras observações de outros enxames galácticos com lentes gravitacionais pelo JWST. Estes não só nos permitirão restringir melhor as distribuições de massa dos enxames galácticos, mas também estudar as galáxias com um alto desvio para o vermelho".

Fonte: Astronomia OnLine