Astrônomos observam a maior amostra de galáxias já vista a mais de 12 bilhões de anos-luz de distância

A maior amostra de grupos de galáxias já detectada foi apresentada por uma equipe de astrônomos internacionais usando dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) em uma área do céu chamada COSMOS Web. O estudo representa um marco importante na astronomia extragaláctica, fornecendo insights sem precedentes sobre a formação e evolução das galáxias e a estrutura em larga escala do universo. 

O Grupo 15, um grupo próximo observado a 1,5 bilhão de anos-luz de distância, mostra a forma madura das associações de galáxias no universo atual — observadas como eram 12,3 bilhões de anos depois do início do tempo cósmico. Crédito: ESA/Webb, NASA e CSA, G. Gozaliasl, A. Koekemoer, M. Franco, K. Virolainen.

Olhando para trás, para quando o universo era mais jovem do que a Terra é agora, as imagens abrangem o período de cerca de 12 bilhões de anos atrás até 1 bilhão de anos atrás. O novo catálogo de imagens, a ser publicado em breve na revista Astronomy and Astrophysics , inclui quase 1.700 grupos de galáxias. A impressionante imagem do grupo de pesquisa de um aglomerado de galáxias a mais de 6 bilhões de anos-luz de distância será apresentada como a imagem do mês da Agência Espacial Europeia (ESA) a partir de 29 de abril.

"Conseguimos observar algumas das primeiras galáxias formadas no universo", diz Ghassem Gozaliasl, da Universidade Aalto, e chefe da equipe de detecção de grupos de galáxias que liderou o estudo. "Detectamos 1.678 grupos de galáxias ou protoaglomerados — a maior e mais profunda amostra de grupos de galáxias já detectada — com o Telescópio Espacial James Webb. Com essa amostra, podemos estudar a evolução de galáxias em grupos ao longo dos últimos 12 bilhões de anos do tempo cósmico."

O Telescópio Espacial James Webb começou a operar em 2022. O maior telescópio no espaço, com sua maior resolução e sensibilidade, permitiu aos astrônomos enxergar mais longe e melhor do que nunca. Como a luz viaja a uma velocidade finita, quanto mais distante um objeto estiver, mais distante no tempo será nossa imagem dele. Ao observar galáxias muito tênues e distantes — as galáxias mais tênues neste conjunto de dados são 1 bilhão de vezes mais fracas do que o olho humano consegue ver —, a equipe teve um vislumbre de como eram as galáxias no início do universo .

Grupos e aglomerados de galáxias são ambientes ricos, repletos de matéria escura , gás quente e galáxias centrais massivas que frequentemente abrigam buracos negros supermassivos , explica Gozaliasl. "As interações complexas entre esses componentes desempenham um papel crucial na formação dos ciclos de vida das galáxias e no direcionamento da evolução dos próprios grupos e aglomerados.

Ao desvendar uma história mais completa dessas estruturas cósmicas, podemos entender melhor como esses processos influenciaram a formação e o crescimento tanto de galáxias massivas quanto das maiores estruturas do universo."

História da família cósmica

As galáxias não estão espalhadas uniformemente pelo universo. Em vez disso, elas se aglomeram em regiões densas conectadas por filamentos e paredes, formando uma vasta estrutura conhecida como teia cósmica. Galáxias verdadeiramente isoladas são raras — a maioria reside em grupos de galáxias, que normalmente contêm de três a algumas dezenas de galáxias, ou em aglomerados de galáxias maiores, que podem incluir centenas ou até milhares de galáxias unidas pela gravidade. Nossa Via Láctea faz parte de um pequeno grupo de galáxias conhecido como Grupo Local, que inclui a galáxia de Andrômeda e dezenas de galáxias menores.

"Assim como os humanos, as galáxias se unem e formam famílias", explica Gozaliasl. "Grupos e aglomerados são realmente importantes, porque dentro deles as galáxias podem interagir e se fundir, resultando na transformação da estrutura e morfologia das galáxias. Estudar esses ambientes também nos ajuda a entender o papel da matéria escura, o feedback de buracos negros supermassivos e a história térmica do gás quente que preenche o espaço entre as galáxias."

Como o novo catálogo inclui observações que abrangem de um bilhão a doze bilhões de anos atrás, os cientistas podem comparar algumas das primeiras estruturas do universo com outras relativamente modernas para aprender mais sobre grupos de galáxias e como eles evoluem.

Estudar a história dos grupos de galáxias também pode ajudar os astrônomos a entender como os grupos de galáxias gigantes e brilhantes (BGGs) em seus centros se formam por meio de fusões repetidas — uma área explorada em profundidade em várias publicações recentes de Gozaliasl.

"Quando olhamos profundamente para o universo, as galáxias têm formas mais irregulares e estão formando muitas estrelas. Mais perto da nossa época, a formação estelar é o que chamamos de 'extinta' – as galáxias têm estruturas mais simétricas, como galáxias elípticas ou espirais. É realmente emocionante ver as formas mudando ao longo do tempo cósmico. Podemos começar a abordar muitas questões sobre o que aconteceu no universo e como as galáxias evoluíram", diz Gozaliasl.

Phys.org