Webb da NASA abre cortina sobre as primeiras galáxias do Universo

 Poucos dias depois de iniciar oficialmente as operações científicas, o Telescópio Espacial James Webb da NASA impulsionou os astrônomos para um reino de galáxias primitivas, anteriormente escondidas além do alcance de todos os outros telescópios até agora.

"Tudo o que vemos é novo. O Webb está nos mostrando que há um universo muito rico além do que imaginávamos", disse Tommaso Treu, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, pesquisador principal de um dos programas Webb. "Mais uma vez o universo nos surpreendeu. Essas galáxias primitivas são muito incomuns em muitos aspectos."

Duas das galáxias mais distantes vistas até à data são capturadas nestas imagens do Telescópio Espacial Webb das regiões exteriores do aglomerado de galáxias gigantes Abell 2744. As galáxias não estão dentro do aglomerado, mas muitos bilhões de anos-luz mais atrás dele. A galáxia rotulada (1) existiu apenas 450 milhões de anos após o Big Bang. A galáxia rotulada (2) existiu 350 milhões de anos após o Big Bang. Ambos são vistos muito próximos no tempo do Big Bang que ocorreu há 13,8 bilhões de anos. Estas galáxias são minúsculas em comparação com a nossa Via Láctea, sendo apenas alguns por cento do seu tamanho, mesmo a galáxia inesperadamente alongada rotulada (1). Créditos: Ciência: NASA, ESA, CSA, Tommaso Treu (UCLA); Processamento de Imagem: Zolt G. Levay (STScI) 

Dois trabalhos de pesquisa, liderados por Marco Castellano, do Instituto Nacional de Astrofísica, em Roma, Itália, e Rohan Naidu, do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Cambridge, Massachusetts, foram publicados no Astrophysical Journal Letters. 

Essas descobertas iniciais são de uma iniciativa de pesquisa Webb mais ampla envolvendo dois programas Early Release Science (ERS): oGrism Lens-Amplified Survey from Space (GLASS) e oCosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS). 

Com apenas quatro dias de análise, os pesquisadores encontraram duas galáxias excepcionalmente brilhantes nas imagens do GLASS-JWST. Essas galáxias existiram aproximadamente 450 e 350 milhões de anos após o Big Bang (com um desvio para o vermelho de aproximadamente 10,5 e 12,5, respectivamente), embora futuras medições espectroscópicas com o Webb ajudem a confirmar. 

"Com o Webb, ficamos surpresos ao encontrar a luz estelar mais distante que alguém já tinha visto, apenas alguns dias depois que o Webb divulgou seus primeiros dados", disse Naidu sobre a galáxia GLASS, mais distante, conhecida como GLASS-z12, que se acredita datar de 350 milhões de anos após o Big Bang. O recordista anterior é a galáxia GN-z11, que existiu 400 milhões de anos após o Big Bang (desvio para o vermelho 11.1), e foi identificada em 2016 pelo Hubble e pelo Observatório Keck em programas do céu profundo. 

"Com base em todas as previsões, pensamos que tínhamos que procurar um volume muito maior de espaço para encontrar essas galáxias", disse Castellano. 

"Essas observações apenas fazem sua cabeça explodir. Este é um capítulo totalmente novo na astronomia. É como uma escavação arqueológica e, de repente, você encontra uma cidade perdida ou algo que você não sabia. É simplesmente impressionante", acrescentou Paola Santini, quarta autora do artigo de Castellano et al. 

"Embora as distâncias dessas primeiras fontes ainda precisem ser confirmadas com espectroscopia, seus brilhos extremos são um verdadeiro quebra-cabeça, desafiando nossa compreensão da formação de galáxias", observou Pascal Oesch, da Universidade de Genebra, na Suíça, segundo autor do artigo de Naidu et al. 

As observações do Webb empurram os astrônomos em direção a um consenso de que um número incomum de galáxias no universo primitivo era muito mais brilhante do que o esperado. Isso tornará mais fácil para o Webb encontrar ainda mais galáxias primitivas em levantamentos subsequentes do céu profundo, dizem os pesquisadores. 

"Nós acertamos algo que é incrivelmente fascinante. Essas galáxias teriam que ter começado a se unir talvez apenas 100 milhões de anos após o Big Bang. Ninguém esperava que a idade das trevas tivesse terminado tão cedo", disse Garth Illingworth, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, membro da equipe Naidu/Oesch. "O universo primitivo teria apenas um centésimo de sua idade atual. É um pedaço de tempo no cosmos em evolução de 13,8 bilhões de anos."

Erica Nelson, da Universidade do Colorado, membro da equipe Naidu/Oesch, observou que "nossa equipe ficou impressionada por ser capaz de medir as formas dessas primeiras galáxias; seus discos calmos e ordenados questionam nossa compreensão de como as primeiras galáxias se formaram no lotado e caótico universo primitivo." Esta notável descoberta de discos compactos em tempos tão precoces só foi possível por causa das imagens muito mais nítidas do Webb, em luz infravermelha, em comparação com o Hubble.

"Essas galáxias são muito diferentes da Via Láctea ou de outras grandes galáxias que vemos ao nosso redor hoje", disse Treu.

Illingworth enfatizou que as duas galáxias brilhantes encontradas por essas equipes têm muita luz. Ele disse que uma opção é que eles poderiam ter sido muito massivos, com muitas estrelas de baixa massa, como galáxias posteriores. Alternativamente, eles poderiam ser muito menos massivos, consistindo de muito menos estrelas extraordinariamente brilhantes, conhecidas como estrelas da População III.

Teorizadas há muito tempo, elas seriam as primeiras estrelas a nascer, ardendo a temperaturas escaldantes e compostas apenas de hidrogênio e hélio primordiais – antes que as estrelas pudessem mais tarde cozinhar elementos mais pesados em seus fornos de fusão nuclear. Não há estrelas primordiais extremamente quentes no universo local. 

"De fato, a fonte mais distante é muito compacta, e suas cores parecem indicar que sua população estelar é particularmente desprovida de elementos pesados e poderia até conter algumas estrelas da População III. Só os espectros Webb dirão", disse Adriano Fontana, segundo autor do livro Castellanoet al. papel e um membro da equipe GLASS-JWST.

As estimativas atuais da distância de Webb para essas duas galáxias são baseadas na medição de suas cores infravermelhas. Eventualmente, medições de espectroscopia de acompanhamento mostrando como a luz foi esticada no universo em expansão fornecerão verificação independente dessas medições cósmicas.

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. O Webb resolverá mistérios em nosso sistema solar, olhará além para mundos distantes em torno de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens do nosso universo e do nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e CSA (Agência Espacial Canadense).

Fonte: nasa.gov