Oxigênio descoberto na galáxia mais distante conhecida

Duas equipes diferentes de astrônomos detectaram oxigênio na galáxia mais distante conhecida, JADES-GS-z14-0. A descoberta, relatada em dois estudos separados, foi possível graças ao Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é parceiro. Essa detecção recorde está fazendo os astrônomos repensarem a rapidez com que as galáxias se formaram no Universo primitivo.

A maior detecção de oxigênio no Universo primitivo Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Carniani et al./S. Schouws et al/JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA) 

Descoberta no ano passado , JADES-GS-z14-0 é a galáxia mais distante confirmada já encontrada: ela está tão longe que sua luz levou 13,4 bilhões de anos para chegar até nós, o que significa que a vemos como ela era quando o Universo tinha menos de 300 milhões de anos, cerca de 2% de sua idade atual. A nova detecção de oxigênio com ALMA , um conjunto de telescópios no Deserto do Atacama, no Chile, sugere que a galáxia é muito mais madura quimicamente do que o esperado.

“ É como encontrar um adolescente onde você só esperaria bebês ”, diz Sander Schouws, um candidato a PhD no Observatório de Leiden, na Holanda, e primeiro autor do estudo liderado pelos holandeses, agora aceito para publicação no The Astrophysical Journal . “ Os resultados mostram que a galáxia se formou muito rapidamente e também está amadurecendo rapidamente, somando-se a um crescente corpo de evidências de que a formação de galáxias acontece muito mais rápido do que o esperado .”

As galáxias geralmente começam suas vidas cheias de estrelas jovens, que são feitas principalmente de elementos leves como hidrogênio e hélio. À medida que as estrelas evoluem, elas criam elementos mais pesados ​​como oxigênio, que são dispersos por sua galáxia hospedeira depois que morrem. Os pesquisadores pensavam que, com 300 milhões de anos, o Universo ainda era jovem demais para ter galáxias maduras com elementos pesados. No entanto, os dois estudos do ALMA indicam que JADES-GS-z14-0 tem cerca de 10 vezes mais elementos pesados ​​do que o esperado.

“ Fiquei surpreso com os resultados inesperados porque eles abriram uma nova visão sobre as primeiras fases da evolução das galáxias ”, diz Stefano Carniani, da Scuola Normale Superiore de Pisa, Itália, e autor principal do artigo agora aceito para publicação na Astronomy & Astrophysics . “ A evidência de que uma galáxia já está madura no Universo infantil levanta questões sobre quando e como as galáxias se formaram .”

A detecção de oxigênio também permitiu que os astrônomos tornassem suas medições de distância para JADES-GS-z14-0 muito mais precisas. “ A detecção do ALMA oferece uma medição extraordinariamente precisa da distância da galáxia até uma incerteza de apenas 0,005 por cento. Este nível de precisão — análogo a ser preciso dentro de 5 cm em uma distância de 1 km — ajuda a refinar nossa compreensão das propriedades de galáxias distantes ”, acrescenta Eleonora Parlanti, uma estudante de doutorado na Scuola Normale Superiore de Pisa e autora do estudo  Astronomy & Astrophysics.

“ Embora a galáxia tenha sido descoberta originalmente com o  Telescópio Espacial James Webb , foi preciso o ALMA para confirmar e determinar precisamente sua enorme distância ”, diz o Professor Associado Rychard Bouwens, um membro da equipe do Observatório de Leiden. “ Isso mostra a incrível sinergia entre o ALMA e o JWST para revelar a formação e evolução das primeiras galáxias .

Gergö Popping, um astrônomo do ESO no Centro Regional Europeu ALMA que não participou dos estudos, diz: "Fiquei realmente surpreso com essa detecção clara de oxigênio em JADES-GS-z14-0. Isso sugere que as galáxias podem se formar mais rapidamente após o Big Bang do que se pensava anteriormente. Esse resultado mostra o papel importante que o ALMA desempenha em desvendar as condições sob as quais as primeiras galáxias em nosso Universo se formaram."

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