Astrônomo do NSF NOIRLab descobre a galáxia espiral mais antiga conhecida no universo

A descoberta diz aos astrônomos que galáxias semelhantes à Via Láctea podem se desenvolver muito mais cedo no Universo do que se pensava ser possível.

 Imagem de Zhúlóng, a galáxia espiral mais distante descoberta até à data. Tem braços espirais notavelmente bem definidos, um bojo central antigo e um grande disco de formação estelar, semelhante à estrutura da Via Láctea. Esta galáxia foi descoberta no âmbito do programa PANORAMIC - um levantamento de imagem de grande área que está a ser realizado com o Telescópio Espacial James Webb (JWST). Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/NASA/CSA/ESA/M. Xiao (Universidade de Genebra)/G. Brammer (Instituto Niels Bohr)/D. de Martin e M. Zamani (NOIRLab da NSF) 

Uma equipe internacional liderada pela astrônoma Christina Williams, do NSF NOIRLab, descobriu a galáxia espiral mais distante conhecida até hoje. Chamada de Zhúlóng, que significa "Dragão da Tocha" na mitologia chinesa, esse sistema ultramassivo existiu apenas um bilhão de anos após o Big Bang e, ainda assim, apresenta uma estrutura surpreendentemente madura. Zhúlóng foi descoberta como parte do Levantamento PANORAMIC, conduzido pelo Telescópio Espacial James Webb. 

Grandes galáxias espirais de grande porte, como a nossa Via Láctea, são comuns no Universo próximo. Mas elas se mostraram difíceis de encontrar no Universo primordial, o que é consistente com as expectativas de que grandes discos com braços espirais levariam bilhões de anos para se formar. No entanto, a astrônoma assistente Christina Williams, do NSF NOIRLab, financiado pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA, descobriu uma galáxia espiral surpreendentemente madura apenas um bilhão de anos após o Big Bang . Esta é a galáxia espiral mais distante e antiga conhecida no Universo.

Esta galáxia, chamada Zhúlóng — que significa "Dragão da Tocha" na mitologia chinesa, uma criatura associada à luz e ao tempo cósmico — foi descoberta como parte do Levantamento PANORAMIC. Este projeto está sendo conduzido com o Telescópio Espacial James Webb ( JWST ) e é coliderado por Williams e Pascal Oesch, da Universidade de Genebra ( UNIGE ).

A pesquisa foi motivada pela construção de um levantamento de imagens de área ampla usando o JWST para complementar futuros levantamentos de área ampla baseados no NOIRLab, como o próximo Legacy Survey of Space and Time ( LSST ), que será conduzido usando o Observatório NSF–DOE Vera C. Rubin .

“Levantamentos de áreas amplas são necessários para descobrir galáxias raras e massivas”, diz Williams, coautor do artigo que apresenta esses resultados. “Esperávamos descobrir galáxias massivas e brilhantes ao longo das primeiras épocas do Universo para entender como as galáxias massivas se formam e evoluem, o que ajuda a interpretar as épocas posteriores de sua evolução, que serão observadas com o LSST.”

Zhúlóng possui uma estrutura surpreendentemente madura, única entre as galáxias distantes, tipicamente aglomeradas e irregulares. Ela se assemelha a galáxias encontradas no Universo próximo e tem massa e tamanho semelhantes aos da Via Láctea. Sua estrutura apresenta um bojo compacto no centro, com estrelas velhas, cercado por um grande disco de estrelas mais jovens que se concentram em braços espirais.

Esta é uma descoberta surpreendente em vários aspectos. Primeiro, mostra que galáxias maduras semelhantes às da nossa vizinhança podem se desenvolver muito mais cedo no Universo do que se pensava anteriormente. Segundo, há muito tempo se teoriza que os braços espirais nas galáxias levam bilhões de anos para se formar, mas esta galáxia demonstra que os braços espirais também podem se desenvolver em escalas de tempo mais curtas. Não há nenhuma outra galáxia como Zhúlóng que os astrônomos conheçam durante esta era inicial do Universo.

“É realmente emocionante que esta galáxia se assemelhe a uma galáxia espiral de grande projeto, como a nossa Via Láctea”, diz Williams. “Creia-se que essa estrutura leva bilhões de anos para se formar nas galáxias, mas Zhúlóng mostra que isso também poderia acontecer em apenas um bilhão de anos.”

A raridade de galáxias como Zhúlóng sugere que estruturas espirais podem ter vida curta nesta época do Universo. É possível que fusões galácticas , ou outros processos evolutivos mais comuns no Universo primordial, possam destruir os braços espirais. Assim, estruturas espirais podem ser mais estáveis ​​posteriormente no tempo cósmico, razão pela qual são mais comuns em nossa vizinhança.

O levantamento PANORAMIC é inovador por ser um dos primeiros projetos do JWST a usar o "modo paralelo puro" — uma estratégia de observação eficiente na qual uma segunda câmera coleta imagens adicionais enquanto a câmera principal do JWST é apontada para outro lugar. "Foi definitivamente uma aventura ser um dos primeiros a usar um novo modo de observação em um novo telescópio", diz Williams.

Observações futuras do JWST e do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ( ALMA ) ajudarão a confirmar as propriedades de Zhúlóng e revelarão mais sobre sua história de formação. À medida que novos levantamentos extragalácticos de amplas áreas prosseguem, os astrônomos esperam encontrar mais galáxias desse tipo, oferecendo novos insights sobre os processos complexos que moldaram o Universo primordial.

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