Telescópio Espacial Webb revela nascimento de galáxias, como o universo se tornou transparente

As primeiras galáxias eram bolas de fogo cósmicas convertendo gás em estrelas a velocidades de tirar o fôlego em toda a sua extensão, relata um estudo liderado pela UCLA a ser publicado em uma edição especial do The Astrophysical Journal.

Uma imagem do Telescópio Espacial James Webb. Dois estudos liderados pela UCLA demonstram alguns dos avanços científicos que o telescópio está possibilitando. Crédito: NASA

A pesquisa, baseada em dados do Telescópio Espacial James Webb, é o primeiro estudo da forma e estrutura dessas galáxias. Isso mostra que elas não eram nada parecidas com as galáxias atuais nas quais a formação de estrelas está confinada a pequenas regiões, como a constelação de Órion em nossa própria galáxia Via Láctea.

“Estamos vendo galáxias formando novas estrelas em um ritmo eletrizante”, disse Tommaso Treu, principal autor do estudo, professor de física e astronomia da UCLA. “A incrível resolução do Webb nos permite estudar essas galáxias em detalhes sem precedentes, e vemos toda essa formação de estrelas ocorrendo nas regiões dessas galáxias”.

Treu dirige o GLASS?JWST Early Release Science Program, cujos primeiros resultados são o assunto da edição especial da revista. Outro estudo liderado pela UCLA na edição descobriu que as galáxias que se formaram logo após o Big Bang – em menos de um bilhão de anos – podem ter começado a queimar o hidrogênio remanescente que absorve fótons, trazendo luz para um universo escuro.

“Mesmo nossos melhores telescópios realmente lutaram para confirmar as distâncias de galáxias tão distantes, então não sabíamos se eles tornavam o universo transparente ou não”, disse Guido Roberts-Borsani, pesquisador de pós-doutorado da UCLA que liderou o estudo. “Webb está nos mostrando que não só pode fazer o trabalho, mas pode fazê-lo com uma facilidade surpreendente. É um divisor de águas.”

Essas descobertas são duas das muitas descobertas de tirar o fôlego dos astrofísicos da UCLA, que estão entre os primeiros a espiar através de uma janela para o passado recém-aberto por Webb.

Para cada galáxia mostramos uma imagem composta colorida baseada na câmera de comprimento de onda curto (B=F115W,G=F150W,R=F200W) e uma baseada na câmera de comprimento de onda longo (B=F277W,G=F356W,R=F444W). As imagens individuais são degradadas para a resolução mais baixa de cada câmera (ou seja, F200W e F444W, respectivamente). Os selos postais têm 2,4” de lado. Os pixels são 31 mas e 63 mas respectivamente para as imagens de comprimento de onda curto e longo. Crédito: T. Treu et al

Webb é o maior telescópio de infravermelho próximo no espaço, e sua resolução notável oferece uma visão incomparável de objetos tão distantes que sua luz leva bilhões de anos para chegar à Terra. Embora esses objetos tenham envelhecido agora, a luz desde seus primeiros momentos teve tempo suficiente para viajar pelo universo e acabar nos detectores de Webb. Como resultado, o Webb não apenas funcionou como uma espécie de máquina do tempo – levando os cientistas de volta ao período logo após o Big Bang -, mas as imagens que está produzindo tornaram-se um álbum de família, com instantâneos de galáxias e estrelas infantis. 

O GLASS?JWST foi um dos 13 projetos Early Release Science selecionados pela NASA em 2017 para produzir rapidamente conjuntos de dados acessíveis ao público e para demonstrar e testar os recursos dos instrumentos no Webb.

O projeto busca entender como e quando a luz das primeiras galáxias queimou através da névoa de hidrogênio que sobrou do Big Bang – um fenômeno e período de tempo chamado Epoch of Reionization – e como o gás e os elementos pesados são distribuídos dentro e ao redor das galáxias sobre o universo cósmico. equipe. Treu e Roberts-Borsani usam três instrumentos inovadores de infravermelho próximo do Webb para fazer medições detalhadas de galáxias distantes no universo primitivo.

A época da reionização é um período que permanece pouco compreendido pelos cientistas. Até agora, os pesquisadores não tinham os instrumentos infravermelhos extremamente sensíveis necessários para observar as galáxias que existiam na época. Antes da reionização cósmica, o universo primitivo era absorvido desprovido de luz porque os fótons ultravioleta das primeiras estrelas eram os átomos de hidrogênio que saturavam o espaço.

Os cientistas pensam que em algum momento no primeiro bilhão de anos do universo, a radiação emitida pelas primeiras galáxias e possivelmente pelos primeiros buracos negros fez com que os átomos de hidrogênio perdessem elétrons, ou se ionizassem, impedindo que os fótons “grudassem” neles e abrindo caminho para os fótons viajar pelo espaço. As galáxias começaram a ionizar bolhas cada vez maiores, o universo tornou-se transparente e a luz viajou livremente, como hoje, permitindo-nos ver um dossel brilhante de estrelas e galáxias a cada noite.

A descoberta de Roberts-Borsani de que as galáxias se formaram mais rápido e mais cedo do que se pensava anteriormente pode confirmar que elas eram as culpadas da reionização cósmica. O estudo também confirma as distâncias de duas das galáxias mais distantes conhecidas usando uma nova técnica que permite aos astrônomos investigar o início da reionização cósmica.

Fonte: phys.org