Galáxias primitivas — ou algo mais? Webb descobre 300 objetos excepcionalmente brilhantes

Em um novo estudo, cientistas da Universidade do Missouri observaram profundamente o universo e encontraram algo inesperado. Usando imagens infravermelhas obtidas pelo poderoso Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, eles identificaram 300 objetos que eram mais brilhantes do que deveriam ser.

Gráfico mostrando os objetos misteriosos no universo que os pesquisadores da Universidade do Missouri identificaram em seu estudo. Crédito: Bangzheng "Tom" Sun/Universidade do Missouri 

"Esses objetos misteriosos são galáxias candidatas no universo primordial , o que significa que podem ser galáxias muito primitivas", disse Haojing Yan, professor de astronomia na Faculdade de Artes e Ciências de Mizzou e coautor do estudo. "Se mesmo alguns desses objetos se revelarem o que pensamos que são, nossa descoberta poderá desafiar as ideias atuais sobre como as galáxias se formaram no universo primordial — o período em que as primeiras estrelas e galáxias começaram a tomar forma."

Mas identificar objetos no espaço não acontece instantaneamente. É preciso um processo cuidadoso, passo a passo, para confirmar sua natureza, combinando tecnologia avançada, análise detalhada e um pouco de trabalho de detetive cósmico.

O estudo "Sobre os fragmentos muito brilhantes selecionados usando o instrumento NIRCam do Telescópio Espacial James Webb" foi publicado no The Astrophysical Journal .

Etapa 1: Identificando as primeiras pistas

Os pesquisadores do Mizzou começaram usando duas das poderosas câmeras infravermelhas do JWST: a Câmera de Infravermelho Próximo e o Instrumento de Infravermelho Médio. Ambas são projetadas especificamente para detectar luz dos lugares mais distantes do espaço, o que é fundamental para o estudo do universo primordial.

Por que infravermelho? Porque quanto mais distante um objeto está, mais tempo sua luz levou para chegar até nós.

"À medida que a luz dessas galáxias primitivas viaja pelo espaço, ela se estende em comprimentos de onda maiores — passando da luz visível para o infravermelho", disse Yan. "Esse alongamento é chamado de desvio para o vermelho e nos ajuda a descobrir a que distância essas galáxias estão. Quanto maior o desvio para o vermelho, mais distante a galáxia está de nós na Terra e mais próxima ela está do início do universo."

Etapa 2: O 'abandono'

Para identificar cada um dos 300 candidatos iniciais à galáxia, os pesquisadores da Mizzou usaram um método estabelecido chamado técnica de dropout.

"Ele detecta galáxias com alto desvio para o vermelho procurando por objetos que aparecem em comprimentos de onda mais vermelhos, mas desaparecem em comprimentos de onda mais azuis — um sinal de que sua luz viajou por vastas distâncias e tempo", disse Bangzheng "Tom" Sun, aluno de doutorado que trabalha com Yan e principal autor do estudo. "Este fenômeno é indicativo da "Quebra de Lyman", uma característica espectral causada pela absorção de luz ultravioleta pelo hidrogênio neutro. À medida que o desvio para o vermelho aumenta, essa assinatura se desloca para comprimentos de onda mais vermelhos."

Etapa 3: Estimando os detalhes

Embora a técnica de dropout identifique cada uma das galáxias candidatas, o próximo passo é verificar se elas podem estar em desvios para o vermelho "muito" altos, disse Yan.

"Idealmente, isso seria feito usando espectroscopia, uma técnica que espalha a luz por diferentes comprimentos de onda para identificar assinaturas que permitiriam uma determinação precisa do desvio para o vermelho", disse ele.

Mas quando dados espectroscópicos completos não estão disponíveis, os pesquisadores podem usar uma técnica chamada ajuste de distribuição espectral de energia. Esse método forneceu a Sun e Yan uma base para estimar os desvios para o vermelho de suas galáxias candidatas — juntamente com outras propriedades, como idade e massa.

No passado, os cientistas frequentemente pensavam que esses objetos extremamente brilhantes não eram galáxias primitivas, mas sim algo que as imitava. No entanto, com base em suas descobertas, Sun e Yan acreditam que esses objetos merecem uma análise mais aprofundada — e não devem ser descartados tão rapidamente.

"Mesmo que seja confirmado que apenas alguns desses objetos estão no universo primitivo, eles nos forçarão a modificar as teorias existentes sobre a formação de galáxias", disse Yan.

Etapa 4: A resposta final

O teste final usará espectroscopia — o padrão ouro — para confirmar as descobertas da equipe.

A espectroscopia divide a luz em diferentes comprimentos de onda, como um prisma divide a luz em um arco-íris de cores. Cientistas usam essa técnica para revelar a impressão digital única de uma galáxia, que pode dizer a idade da galáxia, como ela se formou e do que é feita.

"Um dos nossos objetos já foi confirmado por espectroscopia como sendo uma galáxia primitiva", disse Sun. "Mas este objeto por si só não é suficiente. Precisaremos fazer confirmações adicionais para ter certeza se as teorias atuais estão sendo questionadas."

Phys.org