Três "monstros vermelhos" galácticos no Universo primitivo

Uma equipe internacional liderada pela Universidade de Genebra (UNIGE) identificou três galáxias ultramassivas - quase tão massivas quanto a Via Láctea - já formadas no primeiro bilhão de anos após o Big Bang.

Os três monstros vermelhos são galáxias extremamente massivas e cheias de poeira no primeiro bilhão de anos após o Big Bang. © NASA/CSA/ESA, M. Xiao & P. A. Oesch (University of Geneva), G. Brammer (Niels Bohr Institute), Dawn JWST Archive

Esta surpreendente descoberta foi possível graças ao programa FRESCO do telescópio espacial James Webb, que utiliza o espectrógrafo NIRCam/grism para medir com precisão as distâncias e as massas estelares das galáxias.

Os resultados indicam que a formação de estrelas no Universo primitivo era muito mais eficiente do que se pensava. Isso desafia os modelos existentes de formação de galáxias. O estudo foi publicado na revista Nature.

De acordo com o modelo teórico predominante entre os cientistas, as galáxias formam-se gradualmente no interior de vastos halos de matéria escura. Esses halos capturam o gás (átomos e moléculas) para formar estruturas ligadas pela gravidade. Em geral, apenas 20% desse gás é convertido em estrelas nas galáxias.

No entanto, as novas descobertas de uma equipa internacional liderada pela UNIGE e utilizando o telescópio espacial James Webb (JWST) da NASA colocam em questão esta visão. Elas revelam que as galáxias massivas do Universo primitivo poderiam ter sido muito mais eficazes na formação de estrelas do que as suas congéneres mais tardias e que se desenvolveram muito mais rapidamente do que se pensava anteriormente.

Descoberta dos "monstros vermelhos"

As capacidades incomparáveis do JWST permitiram aos astrónomos estudar galáxias de um Universo muito distante e, portanto, jovem, e obter informações sobre galáxias massivas e galáxias obscurecidas por poeira. Ao analisar as galáxias do estudo FRESCO, os cientistas constataram que a maioria das fontes é compatível com os modelos teóricos existentes. No entanto, também descobriram três galáxias surpreendentemente massivas, cuja massa estelar é comparável à da Via Láctea atual.

Essas galáxias formam estrelas quase duas vezes mais eficientemente do que as suas congéneres de menor massa e as galáxias mais antigas. Devido ao seu alto teor de poeira, que lhes confere uma aparência vermelha distinta nas imagens do JWST, foram apelidadas de três "monstros vermelhos".

"Os nossos resultados redefinem a nossa compreensão da formação de galáxias no Universo jovem", declara Mengyuan Xiao, autora principal do novo estudo e investigadora pós-doutoral no Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE. David Elbaz, diretor de investigação no CEA Paris-Saclay, acrescenta: "As propriedades massivas desses 'monstros vermelhos' mal tinham sido determinadas antes do JWST, pois são invisíveis pelo método ótico devido à atenuação provocada pela poeira."

Um passo significativo na observação de galáxias

A equipe internacional desenvolveu um novo programa com o JWST para analisar sistematicamente uma amostra completa de galáxias com linhas de emissão no primeiro bilhão de anos da história cósmica. Essa abordagem permitiu à equipa obter estimativas precisas da distância e medições confiáveis da massa estelar para todo o conjunto de galáxias.

"Os nossos resultados destacam o poder incrível da espectroscopia NIRCam/grism", explica Pascal Oesch, professor associado do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE, investigador principal deste programa de observação. "O instrumento a bordo do telescópio espacial permite-nos identificar e estudar o crescimento das galáxias ao longo do tempo e obter uma imagem mais clara de como a massa estelar se acumula ao longo da história cósmica."

Galáxias demasiado numerosas e massivas no Universo primitivo

Embora esses resultados não contradigam o modelo cosmológico padrão, levantam novas questões para as teorias de formação de galáxias, em particular o problema das galáxias "demasiado numerosas e massivas" no início do Universo.

Os modelos atuais podem ter de levar em conta processos únicos que permitiram que algumas galáxias massivas iniciais alcançassem tal eficiência na formação de estrelas e se formassem tão rapidamente, tão cedo no Universo. As futuras observações do JWST e do Atacama Large Millimeter Array (ALMA) vão trazer mais informações sobre esses "monstros vermelhos" ultramassivos e revelar amostras maiores dessas fontes.

"Esses resultados indicam que as galáxias do Universo primitivo podem ter formado estrelas com uma eficiência inesperada. À medida que analisamos essas galáxias mais a fundo, elas oferecerão novas perceções sobre as condições que moldaram as eras iniciais do Universo. Os 'monstros vermelhos' são apenas o começo de uma nova era na nossa exploração do Universo primitivo", conclui a Dra. Mengyuan Xiao.

Fonte: techno-science.net