Novas imagens do Webb mostram galáxias bebês ricas em gás incendiando o universo primitivo

Novas imagens feitas pelo Telescópio Espacial James Webb estão ajudando os astrônomos a desvendar os segredos de como galáxias recém-nascidas começaram uma explosão de formação de estrelas no início do universo. 

Galáxia alvo vista pelo Telescópio Espacial James Webb (à esquerda) e pelo Telescópio Espacial Hubble (à direita). A resolução e clareza sem precedentes das imagens do JWST permitiram a identificação de galáxias vizinhas (círculos ciano) que o Hubble nem conseguia ver. Crédito: Centro de Excelência ARC para Toda Astrofísica do Céu em 3 Dimensões (ASTRO 3D)

Algumas galáxias iniciais do universo eram abundantes com gás que brilhava tão intensamente que sobrepunha as estrelas emergentes. Em uma pesquisa publicada no dia de hoje, 6 de novembro de 2023, os astrônomos descobriram como essas galáxias estavam brilhando há 12 bilhões de anos.

As imagens feitas pelo Telescópio Espacial James Webb mostraram que quase 90% das galáxias no universo primordial tinham gás brilhante, e produziam o que é chamada pelos astrônomos de linhas de emissões extremas no espectro.

“As estrelas nessas jovens galáxias eram impressionantes, produziam a quantidade correta de radiação para excitar o gás ao redor. Esse gás, por sua vez, era sete vezes mais brilhante do que as próprias estrelas”, disse o Dr. Anshu Gupta, do ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions, o famoso ASTRO 3D, e da Curtain University, um nó do International Centre for Radio Astronomy Research o ICRAR, e o principal autor do artigo que descreve a descoberta.

“Até agora, isso foi um grande desafio para nós entendermos como essas galáxias eram capazes de acumular tanto gás. Nossas descobertas sugerem que cada uma dessas galáxias tinha no mínimo uma galáxia vizinha próxima. A interação entre essas galáxias seria a causa do gás esfriar e dar início a um intenso episódio de formação de estrelas, resultando nessa extrema emissão detectada no espectro”.

Imagens de uma galáxia distante de linha de emissão extrema. Visto pelo Telescópio Espacial James Webb (à esquerda) e pelo Telescópio Espacial Hubble (à direita). Esta comparação destaca a clareza das imagens JWST. Crédito: Centro de Excelência ARC para Toda Astrofísica do Céu em 3 Dimensões (ASTRO 3D)

A descoberta é um exemplo gráfico da clareza sem paralelo das imagens fornecidas pelo Telescópio Espacial James Webb para estudar o universo primordial.

“A qualidade dos dados do James Webb é excepcional”,disse o professor Gupta. “Ele tem a profundidade e a resolução necessária para ver as vizinhas e o ambiente ao redor das galáxias iniciais do universo, quando ele tinha apenas 2 bilhões de anos de vida. Com esse detalhe, nós somos capazes de ver uma diferença marcante no número de vizinhas entre as galáxias com emissões extremas e aquelas que não tem”.

Anteriormente os astrônomos tinham muita dificuldade de fazer uma imagem com clareza de galáxias localizadas 2 bilhões de anos depois do nascimento do universo. Como muitas estrelas estão se formando nessa etapa da vida das galáxias, a tarefa de ter uma imagem clara das galáxias é muito complicado, então só algumas eram imangeadas. 

Antes do James Webb, os astrônomos só conseguiam imagens de galáxias realmente passivas, a maioria delas localizadas em aglomerados densos, tornando esses estudo muito complicado. Com a tecnologia então disponível para os astrônomos, 95% das galáxias usadas nesses estudo atual não podiam ser observadas. O James Webb veio e revolucionou tudo.

Imagens de uma galáxia distante de linha de emissão extrema. Visto pelo Telescópio Espacial James Webb (à esquerda) e pelo Telescópio Espacial Hubble (à direita). Esta comparação destaca a clareza das imagens JWST. Crédito: Centro de Excelência ARC para Toda Astrofísica do Céu em 3 Dimensões (ASTRO 3D)

A descoberta feita pelos astrônomo com o James Webb está de acordo com as premissas levantadas anteriormente. Os astrônomos suspeitavam que essas galáxias extremas eram sinais de uma intensa interação que ocorria no início do universo, mas só com os olhos precisos do James Webb eles puderam confirmar isso.

A pesquisa foi realizada com dados obtidos como parte do projeto JWST Advanced Deep Extragalactic Survey, ou JADES, que explora as primeiras galáxias do universo com um imageamento profundo feito em infravermelho e com uma espectroscopia de múltiplos objetos. Isso abre uma nova janela para futuros estudos.

O que realmente deixa os astrônomos animados sobre esse trabalho é que eles conseguiram ver similaridades nas linhas de emissão entre as primeiras galáxias para as galáxias que se formaram mais recentemente e são mais fáceis de serem medidas. Isso significa que nós podemos ter mais de uma maneira de responder questões sobre o início do universo, um período que é tecnicamente complicado de ser estudado.

Essa pesquisa é o coração do trabalho feito do Galaxy Evolution Program. O objetivo desse programa é entender como as primeiras galáxias do universo eram, e assim os astrônomos podem responder perguntas sobre a origem dos elementos químicos que compõem tudo na nossa vida atual aqui na Terra.

Fonte: Phys.org