Webb descobre que as primeiras galáxias não eram grandes demais para suas calças, afinal
Quando os astrônomos tiveram seus primeiros vislumbres de galáxias no universo primitivo do Telescópio Espacial James Webb da NASA, eles esperavam encontrar pequenos galácticos, mas em vez disso encontraram o que parecia ser um bando de fisiculturistas olímpicos.
Algumas galáxias pareciam ter
crescido tanto, tão rapidamente, que as simulações não conseguiam explicá-las.
Alguns pesquisadores sugeriram que isso significava que algo poderia estar
errado com a teoria que explica do que o universo é feito e como ele evoluiu
desde o big bang, conhecido como o modelo padrão da cosmologia.
Esta imagem mostra uma pequena porção do campo observado pela câmara NIRCam (Near-Infrared Camera) do Telescópio Espacial James Webb da NASA para o levantamento CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science). Está repleto de galáxias. Algumas galáxias parecem ter-se tornado tão massivas, tão rapidamente, que as simulações não as conseguiam explicar. No entanto, um novo estudo conclui que algumas dessas primeiras galáxias são, de facto, muito menos massivas do que parecem. Os buracos negros nalgumas dessas galáxias fazem-nas parecer muito mais brilhantes e maiores do que realmente são. Crédito: NASA, ESA, CSA, S. Finkelstein (Universidade do Texas)
De acordo com um novo estudo no
Astronomical Journal liderado pela estudante de pós-graduação da Universidade
do Texas em Austin, Katherine Chworowsky, algumas dessas galáxias primitivas
são, na verdade, muito menos massivas do que pareciam inicialmente. Buracos
negros em algumas dessas galáxias as fazem parecer muito mais brilhantes e
maiores do que realmente são.
“Ainda estamos vendo mais
galáxias do que o previsto, embora nenhuma delas seja tão massiva a ponto de
'quebrar' o universo”, disse Chworowsky.
A evidência foi fornecida pela
Pesquisa de Ciência de Liberação Antecipada da Evolução Cósmica (CEERS) do Webb
, liderada por Steven Finkelstein, professor de astronomia na UT Austin e
coautor do estudo.
Buracos negros aumentam o
brilho
De acordo com este último estudo,
as galáxias que pareciam excessivamente massivas provavelmente hospedam buracos
negros que consomem gás rapidamente. O atrito no gás em movimento rápido emite
calor e luz, tornando essas galáxias muito mais brilhantes do que seriam se
essa luz emanasse apenas de estrelas. Essa luz extra pode fazer parecer que as
galáxias contêm muito mais estrelas e, portanto, são mais massivas do que
estimaríamos de outra forma.
Quando os cientistas removem
essas galáxias, apelidadas de "pequenos pontos vermelhos" (com base
em sua cor vermelha e tamanho pequeno), da análise, as galáxias iniciais
restantes não são muito massivas para se encaixarem nas previsões do modelo
padrão.
“Então, o ponto principal é que
não há crise em termos do modelo padrão de cosmologia”, disse Finkelstein.
“Sempre que você tem uma teoria que resistiu ao teste do tempo por tanto tempo,
você tem que ter evidências esmagadoras para realmente descartá-la. E esse
simplesmente não é o caso.”
Fábricas de Estrelas
Eficientes
Embora tenham resolvido o dilema
principal, um problema menos espinhoso permanece: ainda há aproximadamente o
dobro de galáxias massivas nos dados do universo primitivo de Webb do que o
esperado pelo modelo padrão. Uma possível razão pode ser que as estrelas se
formaram mais rapidamente no universo primitivo do que hoje.
“Talvez no universo primitivo as
galáxias fossem melhores em transformar gás em estrelas”, disse Chworowsky.
A formação de estrelas acontece
quando o gás quente esfria o suficiente para sucumbir à gravidade e condensar
em uma ou mais estrelas. Mas, à medida que o gás se contrai, ele se aquece,
gerando pressão externa. Em nossa região do universo, o equilíbrio dessas
forças opostas tende a tornar o processo de formação de estrelas muito lento.
Mas talvez, de acordo com algumas teorias, porque o universo primitivo era mais
denso do que hoje, era mais difícil soprar gás durante a formação de estrelas,
permitindo que o processo fosse mais rápido.
Mais evidências de buracos
negros
Ao mesmo tempo, astrônomos têm
analisado os espectros de "pequenos pontos vermelhos" descobertos com
Webb, com pesquisadores tanto da equipe do CEERS quanto de outros encontrando
evidências de gás hidrogênio em movimento rápido, uma assinatura de discos de
acreção de buracos negros.
Isso apoia a ideia de que pelo
menos parte da luz vinda desses objetos vermelhos compactos vem de gás girando
em torno de buracos negros, em vez de estrelas — reforçando a conclusão de
Chworowsky e sua equipe de que eles provavelmente não são tão massivos quanto
os astrônomos pensavam inicialmente. No entanto, mais observações desses
objetos intrigantes estão chegando, e devem ajudar a resolver o quebra-cabeça
sobre quanta luz vem de estrelas versus gás ao redor de buracos negros.
Frequentemente na ciência, quando
você responde a uma pergunta, isso leva a novas perguntas. Enquanto Chworowsky
e seus colegas mostraram que o modelo padrão de cosmologia provavelmente não
está quebrado, seu trabalho aponta para a necessidade de novas ideias na
formação de estrelas.
“E então ainda há aquela sensação
de intriga”, disse Chworowsky. “Nem tudo é totalmente compreendido. É isso que
torna esse tipo de ciência divertido, porque seria um campo terrivelmente chato
se um artigo descobrisse tudo, ou não houvesse mais perguntas para responder.”
webbtelescope.org
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