Webb destaca arcos gravitacionais no aglomerado de galáxias 'El Gordo'

Uma nova imagem do aglomerado de galáxias conhecido como "El Gordo" está revelando objetos distantes e empoeirados nunca antes vistos, e fornecendo uma recompensa de ciência nova. 

A imagem infravermelha, tirada pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, exibe uma variedade de galáxias de fundo incomuns e distorcidas que só foram sugeridas em imagens anteriores do Telescópio Espacial Hubble.

A imagem infravermelha de Webb do aglomerado de galáxias El Gordo ("o Gordo") revela centenas de galáxias, algumas nunca antes vistas neste nível de detalhe. El Gordo atua como uma lente gravitacional, distorcendo e ampliando a luz de galáxias de fundo distantes. Imagem: NASA, ESA, CSA. Ciências: Jose Diego (Instituto de Física de Cantabria), Brenda Frye (University of Arizona), Patrick Kamieneski (Arizona State University), Tim Carleton (Arizona State University) e Rogier Windhorst (Arizona State University). Processamento de imagens: Alyssa Pagan (STScI), Jake Summers (Arizona State University), Jordan D'Silva (University of Western Australia), Anton Koekemoer (STScI), Aaron Robotham (University of Western Australia) e Rogier Windhorst (Arizona State University). 

El Gordo é um aglomerado de centenas de galáxias que existia quando o universo tinha 6,2 bilhões de anos, tornando-o um "adolescente cósmico". É o aglomerado mais massivo que se sabe existir naquela época. ("El Gordo" é espanhol para o "Gordo.") 

A equipe teve como alvo El Gordo porque ele atua como uma lupa cósmica natural por meio de um fenômeno conhecido como lente gravitacional. Sua poderosa gravidade dobra e distorce a luz dos objetos que estão atrás dela, como uma lente de óculos. 

"As lentes de El Gordo aumentam o brilho e ampliam os tamanhos de galáxias distantes. Esse efeito de lente fornece uma janela única para o universo distante", disse Brenda Frye, da Universidade do Arizona. Frye é co-líder do ramo PEARLS-Clusters da equipe Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS) e autor principal de um dos quatro artigos que analisam as observações de El Gordo. 

O anzol 

Dentro da imagem de El Gordo, uma das características mais marcantes é um arco brilhante representado em vermelho no canto superior direito. Apelidada de "El Anzuelo" (O Gancho) por um dos alunos de Frye, a luz desta galáxia levou 10,6 bilhões de anos para chegar à Terra. Sua cor vermelha distinta é devido a uma combinação de avermelhamento da poeira dentro da própria galáxia e desvio cosmológico para o vermelho devido à sua extrema distância. 

Ao corrigir as distorções criadas pelas lentes, a equipe conseguiu determinar que a galáxia de fundo tem forma de disco, mas apenas 26 mil anos-luz de diâmetro – cerca de um quarto do tamanho da Via Láctea. Eles também foram capazes de estudar a história da formação estelar da galáxia, descobrindo que a formação estelar já estava declinando rapidamente no centro da galáxia, um processo conhecido como extinção. 

"Fomos capazes de dissecar cuidadosamente a cobertura de poeira que envolve o centro da galáxia, onde as estrelas estão se formando ativamente", disse Patrick Kamieneski, da Universidade Estadual do Arizona, principal autor de um segundo artigo. "Agora, com o Webb, podemos espiar através dessa espessa cortina de poeira com facilidade, permitindo-nos ver em primeira mão a montagem de galáxias de dentro para fora." 

Duas das características mais proeminentes na imagem incluem o Thin One, destacado na caixa A, e o Fishhook, um swoosh vermelho destacado na caixa B. Ambos são galáxias de fundo com lentes. As inserções à direita mostram exibições ampliadas de ambos os objetos. Imagem: NASA, ESA, CSA. Ciências: Jose Diego (Instituto de Física de Cantabria), Brenda Frye (University of Arizona), Patrick Kamieneski (Arizona State University), Tim Carleton (Arizona State University) e Rogier Windhorst (Arizona State University). Processamento de imagens: Alyssa Pagan (STScI), Jake Summers (Arizona State University), Jordan D'Silva (University of Western Australia), Anton Koekemoer (STScI), Aaron Robotham (University of Western Australia) e Rogier Windhorst (Arizona State University).

O Fino 

Outra característica proeminente na imagem Webb é uma linha longa e fina a lápis à esquerda do centro. Conhecida como "La Flaca" (a fina), é outra galáxia de fundo com lentes cuja luz também levou quase 11 bilhões de anos para chegar à Terra. 

Não muito longe de La Flaca é outra galáxia com lentes. Quando os pesquisadores examinaram essa galáxia de perto, encontraram uma única estrela gigante vermelha que apelidaram de Quyllur, que é o termo quíchua para estrela. 

Anteriormente, o Hubble encontrou outras estrelas com lentes (como Earendel), mas todas eram supergigantes azuis. Quyllur é a primeira estrela gigante vermelha individual observada além de 1 bilhão de anos-luz da Terra. Tais estrelas em alto desvio para o vermelho só são detectáveis usando os filtros infravermelhos e a sensibilidade do Webb. 

"É quase impossível ver estrelas gigantes vermelhas com lentes a menos que você entre no infravermelho. Este é o primeiro que encontramos com o Webb, mas esperamos que muitos mais virão", disse José Diego, do Instituto de Física de Cantábria, na Espanha, principal autor de um terceiro artigo sobre El Gordo. 

Grupo Galaxy e Smudges 

Outros objetos dentro da imagem Webb, embora menos proeminentes, são igualmente interessantes cientificamente. Por exemplo, Frye e sua equipe (que inclui nove estudantes do ensino médio à pós-graduação) identificaram cinco galáxias com lentes multiplicadoras que parecem ser um aglomerado de galáxias bebê formado há cerca de 12,1 bilhões de anos. Há outra dúzia de galáxias candidatas que também podem fazer parte deste aglomerado distante. 

"Embora dados adicionais sejam necessários para confirmar que há 17 membros deste aglomerado, podemos estar testemunhando um novo aglomerado de galáxias se formando diante de nossos olhos, pouco mais de um bilhão de anos após o Big Bang", disse Frye. 

Um artigo final examina galáxias muito fracas e borradas, conhecidas como galáxias ultradifusas. Como o próprio nome sugere, esses objetos, que estão espalhados por todo o aglomerado de El Gordo, têm suas estrelas amplamente espalhadas pelo espaço. A equipe identificou algumas das galáxias ultradifusas mais distantes já observadas, cuja luz viajou 7,2 bilhões de anos para chegar até nós. 

"Examinamos se as propriedades dessas galáxias são diferentes das galáxias ultradifusas que vemos no universo local, e realmente vemos algumas diferenças. Em particular, eles são mais azuis, mais jovens, mais estendidos e mais uniformemente distribuídos por todo o cluster. Isso sugere que viver no ambiente do aglomerado nos últimos 6 bilhões de anos teve um efeito significativo nessas galáxias", explicou Timothy Carleton, da Universidade Estadual do Arizona, principal autor do quarto artigo. 

"A lente gravitacional foi prevista por Albert Einstein há mais de 100 anos. No aglomerado de El Gordo, vemos o poder das lentes gravitacionais em ação", concluiu Rogier Windhorst, da Universidade Estadual do Arizona, principal investigador do programa PEARLS. "As imagens de El Gordo são belíssimas neste mundo. E eles nos mostraram como Webb pode desbloquear o baú do tesouro de Einstein." 

O artigo de Frye et al. foi publicado no Astrophysical Journal. O artigo de Kamieneski et al. foi aceito para publicação no Astrophysical Journal. O artigo de Diego et al. foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics. O artigo de Carleton et al., foi aceito para publicação no Astrophysical Journal. 

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

Fonte: nasa.gov