Pela primeira vez, o telescópio JAMES WEBB detectou a luz das estrelas de galáxias distantes com quasares

O dimensionamento dessas galáxias pode ajudar a revelar como alguns buracos negros ficaram tão grandes tão rápido.

Pela primeira vez, os astrônomos detectaram a luz das estrelas de galáxias distantes que hospedam buracos negros supermassivos extremamente brilhantes chamados quasares. 

Imagem via Telescópio James Webb 

Dados do Telescópio Espacial James Webb revelam que quatro dessas galáxias são massivas, compactas e possivelmente em forma de disco, relataram astrônomos em 12 de junho na reunião James Webb First Light. Estudar as galáxias pode ajudar a resolver o mistério de como os buracos negros no início do universo cresceram tanto e tão rápido .  Desde a descoberta de quasares [distantes], houve estudos tentando detectar suas galáxias hospedeiras”, disse o astrofísico do MIT Minghao Yue. Mas até que os olhos infravermelhos afiados do James Webb surgissem, isso não era possível. “Isso abre novas janelas para finalmente entender os quasares luminosos e suas galáxias hospedeiras.”

Os quasares são buracos negros que se alimentam tão furiosamente que o material que eles engolem aquece a temperaturas escaldantes, brilhando mais do que as estrelas da galáxia ao seu redor. Eles são tão brilhantes e distantes que cada um aparece como um único ponto de luz semelhante a uma estrela.

Dois grupos independentes usaram essa qualidade estelar para apagar o brilho do buraco negro das imagens de suas galáxias, como um escultor moldando uma figura de mármore.

Yue e seus colegas usaram o James Webb para observar seis galáxias que hospedam quasares. Na mesma época, o astrofísico Xuheng Ding, do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo, em Tóquio, e seus colegas usaram o James Webb para observar outro par de quasares. A luz de todos os quasares foi emitida há mais de 12,8 bilhões de anos, ou menos de um bilhão de anos após o Big Bang.

As equipes usaram estrelas reais nas imagens para simular as formas estelares dos quasares. Em seguida, eles subtraíram o quasar simulado da imagem de cada galáxia inteira e voilà: apenas a luz das estrelas permaneceu.

A equipe de Ding deu uma olhada direta em ambas as galáxias, enquanto a equipe de Yue vislumbrou duas de suas seis. Todas as galáxias medidas parecem ter menos de um décimo da largura da Via Láctea, medindo entre 2.600 e 8.000 anos-luz de diâmetro. As duas galáxias que Yue e seus colegas observaram contêm estrelas suficientes para compor entre 10 bilhões e 100 bilhões de vezes a massa do sol, estimam os pesquisadores. O par que Ding e seus colegas analisaram pesa cerca de 25 bilhões e 63 bilhões de massas solares, informou a equipe na reunião e em um estudo publicado na Nature. 

Essas massas são comparáveis às de todas as estrelas da Via Láctea, que somam cerca de 60 bilhões de vezes a massa do Sol. Isso é surpreendentemente grande para tão cedo na história do universo.

Além do mais, as galáxias parecem quebrar uma regra estabelecida por observações de galáxias no universo próximo. Localmente, as galáxias tendem a dividir sua massa entre estrelas e buracos negros de uma maneira previsível: quanto mais massivo for o buraco negro supermassivo central, mais estrelas a galáxia tem. Essas galáxias parecem acumular mais massa em seu buraco negro do que a quantidade de estrelas deveria permitir.

“Pelo menos para esses quasares luminosos, eles realmente são supermassivos”, disse Yue.

Os cálculos de massa podem ser superestimados, diz o astrofísico Paul Shapiro, da Universidade do Texas em Austin, que não participou de nenhum dos estudos. A conversão da luz que o James Webb pode ver em estrelas baseia-se em suposições sobre quantas estrelas de várias massas uma galáxia possui. As galáxias modernas têm muito mais estrelas fracas e leves do que as brilhantes e pesadas, então os astrônomos normalmente assumem que as estrelas mais brilhantes que eles veem são apenas a ponta do iceberg. Mas esse pode não ter sido o caso 800 milhões de anos após o Big Bang, diz Shapiro.

Mas “o fato de podermos vê-lo é muito emocionante”, diz a astrônoma Madeline Marshall, do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, em Victoria. O fato de dois grupos estarem relatando a luz das estrelas de hospedeiros quasares independentemente é muito convincente, diz ela.

“Antes do James Webb, não podíamos detectar galáxias hospedeiras de quasares [distantes]”, disse ela na reunião. “Agora, com apenas o primeiro ano de observações? podemos realmente detectar alguns desses hospedeiros pela primeira vez.”

Esses primeiros quasares são apenas o começo, diz Ding. O James Webb está programado para observar pelo menos mais 10, alguns dos quais estão ainda mais distantes. Uma amostra maior ajudará os astrônomos a descobrir enigmas cósmicos duradouros sobre como os buracos negros e as galáxias se influenciam à medida que crescem.

“Não sabemos como os buracos negros podem ser tão grandes no início do universo”, diz Ding. “Você precisa entender o ambiente desse monstro, como ele pode coletar tanta matéria para ele. Portanto, conhecendo as condições – a massa das galáxias hospedeiras, por exemplo – pelo menos você pode dizer como é o ambiente local.”

Fonte: sciencenews.org