As galáxias em formação ativa no Universo primitivo alimentam-se de gás frio

Apenas Webb pode detectar e investigar estas galáxias, que se formavam no interior de um gás denso e opaco quando o Universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos. 

Esta ilustração mostra uma galáxia a formar-se apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, quando o gás era uma mistura de transparente e opaco durante a Era da Reionização. Dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA mostram que o gás frio está a cair sobre estas galáxias. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Pesquisadores que analisaram dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA identificaram três galáxias que podem estar se formando ativamente quando o universo tinha apenas 400 a 600 milhões de anos de idade.

Os dados de Webb mostram que estas galáxias estão rodeadas por gás que os investigadores suspeitam ser quase puramente hidrogénio e hélio, os primeiros elementos a existir no cosmos. Os instrumentos de Webb são tão sensíveis que foram capazes de detectar uma quantidade incomum de gás denso em torno destas galáxias. Este gás provavelmente acabará alimentando a formação de novas estrelas nas galáxias.

“Estas galáxias são como ilhas cintilantes num mar de gás opaco e neutro,” explicou Kasper Heintz, autor principal e professor assistente de astrofísica no Cosmic Dawn Center (DAWN) da Universidade de Copenhaga, na Dinamarca. “Sem Webb, não seríamos capazes de observar estas galáxias muito primitivas, muito menos de aprender muito sobre a sua formação.”

“Estamos nos afastando da imagem das galáxias como ecossistemas isolados. Nesta fase da história do Universo, as galáxias estão todas intimamente ligadas ao meio intergaláctico com os seus filamentos e estruturas de gás puro”, acrescentou Simone Nielsen, co-autora e estudante de doutoramento também baseada no DAWN.

Nas imagens de Webb, as galáxias parecem manchas vermelhas tênues, razão pela qual dados extras, conhecidos como espectros , foram críticos para as conclusões da equipe. Esses espectros mostram que a luz destas galáxias está a ser absorvida por grandes quantidades de gás hidrogénio neutro. “O gás deve estar muito difundido e cobrir uma fração muito grande da galáxia”, disse Darach Watson, coautor e professor da DAWN. “Isso sugere que estamos vendo a montagem de gás hidrogênio neutro em galáxias. Esse gás irá esfriar, se aglomerar e formar novas estrelas.”

O universo era um lugar muito diferente várias centenas de milhões de anos após o big bang, durante um período conhecido como Era da Reionização . O gás entre estrelas e galáxias era em grande parte opaco. O gás em todo o universo só se tornou totalmente transparente cerca de mil milhões de anos após o big bang. As estrelas das galáxias contribuíram para aquecer e ionizar o gás ao seu redor, fazendo com que o gás eventualmente se tornasse completamente transparente.

Ao comparar os dados de Webb com modelos de formação estelar, os investigadores também descobriram que estas galáxias têm principalmente populações de estrelas jovens. “O facto de estarmos a ver grandes reservatórios de gás também sugere que as galáxias ainda não tiveram tempo suficiente para formar a maioria das suas estrelas”, acrescentou Watson.

Este é apenas o começo

Webb não está apenas cumprindo os objetivos da missão que impulsionaram o seu desenvolvimento e lançamento – mas também os excedendo. “Imagens e dados destas galáxias distantes eram impossíveis de obter antes de Webb,” explicou Gabriel Brammer, co-autor e professor associado da DAWN. “Além disso, tínhamos uma boa noção do que iríamos encontrar quando vislumbramos os dados pela primeira vez – estávamos quase fazendo descobertas a olho nu.”

Ainda restam muitas outras questões a serem abordadas. Onde, especificamente, está o gás? Quanto está localizado perto dos centros das galáxias – ou nos seus arredores? O gás é puro ou já está povoado por elementos mais pesados? Pesquisas significativas estão por vir. “O próximo passo é construir grandes amostras estatísticas de galáxias e quantificar detalhadamente a prevalência e proeminência de suas características”, disse Heintz.

As descobertas dos pesquisadores foram possíveis graças ao Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey de Webb , que inclui espectros de galáxias distantes do NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do telescópio , e foi lançado imediatamente para apoiar descobertas como esta como parte do Early Programa Release Science (ERS) .

Fonte: webbtelescope.org