Webb amplia os limites do Universo observável, aproximando-o cada vez mais do Big Bang.

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA superou-se mais uma vez, cumprindo sua promessa de expandir os limites do Universo observável, aproximando-o do alvorecer cósmico, com a confirmação de uma galáxia brilhante que existiu 280 milhões de anos após o Big Bang. 

O Telescópio Espacial James Webb mostra a galáxia MoM-z14 como ela era no passado distante, apenas 280 milhões de anos após o início do Universo. Ver aqui a imagem em grande plano sem a inserção da galáxia. Crédito: imagem - NASA, ESA, CSA, STScI, Rohan Naidu (MIT); processamento de imagem - Joseph DePasquale (STScI)

A essa altura, o Webb já comprovou que eventualmente superará praticamente todos os marcos estabelecidos nestes primeiros anos, mas a galáxia recém-confirmada, MoM-z14, guarda pistas intrigantes sobre a linha do tempo histórica do Universo e sobre o quão diferente era o Universo primitivo do que os astrônomos esperavam.

“Com o Webb, conseguimos ver mais longe do que os humanos jamais conseguiram, e o resultado é completamente diferente do que previmos, o que é ao mesmo tempo desafiador e empolgante”, disse Rohan Naidu, do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), autor principal de um artigo sobre a galáxia MoM-z14 publicado no Open Journal of Astrophysics.

Devido à expansão do Universo impulsionada pela energia escura, a discussão sobre distâncias físicas e "anos atrás" torna-se complexa quando se olha para tão longe. Usando o instrumento NIRSpec ( Espectrógrafo de Infravermelho Próximo ) do Webb, os astrônomos confirmaram que MoM-z14 tem um desvio para o vermelho cosmológico [1] de 14,44, o que significa que sua luz tem viajado pelo espaço (em expansão), sendo esticada e "deslocada" para comprimentos de onda mais longos e vermelhos, por cerca de 13,5 dos estimados 13,8 bilhões de anos de existência do Universo.

“ Podemos estimar a distância das galáxias a partir de imagens, mas é realmente importante dar seguimento e confirmar com espectroscopia mais detalhada para que saibamos exatamente o que estamos vendo e quando ”, disse Pascal Oesch, da Universidade de Genebra, na Suíça, co-investigador principal do estudo.

Características intrigantes

MoM-z14 faz parte de um grupo crescente de galáxias surpreendentemente brilhantes no início do Universo – 100 vezes mais brilhantes do que os estudos teóricos previram antes do lançamento do Webb, de acordo com a equipe de pesquisa.

“Existe um abismo crescente entre a teoria e a observação em relação ao Universo primitivo, o que levanta questões instigantes a serem exploradas no futuro”, disse Jacob Shen, pesquisador de pós-doutorado no MIT e membro da equipe de pesquisa.

Um lugar onde pesquisadores e teóricos podem buscar respostas é na população mais antiga de estrelas da Via Láctea. Uma pequena porcentagem dessas estrelas apresenta altos níveis de nitrogênio, o que também está sendo observado em algumas das observações de galáxias antigas feitas pelo Webb, incluindo a MoM-z14.

“Podemos nos inspirar na arqueologia e observar essas estrelas antigas em nossa própria galáxia como fósseis do início do Universo, com a diferença de que, na astronomia, temos a sorte de contar com o Webb, que nos permite observar tão longe e obter informações diretas sobre as galáxias daquela época. Acontece que estamos vendo algumas das mesmas características, como esse enriquecimento incomum de nitrogênio”, disse Naidu.

Considerando que a galáxia MoM-z14 existiu apenas 280 milhões de anos após o Big Bang, não houve tempo suficiente para que gerações de estrelas produzissem quantidades tão elevadas de nitrogênio da maneira que os astrônomos esperavam. Uma das teorias apontadas pelos pesquisadores é que o ambiente denso do Universo primordial resultou em estrelas supermassivas capazes de produzir mais nitrogênio do que quaisquer outras estrelas observadas no Universo local.

A galáxia MoM-z14 também mostra sinais de estar dissipando a densa névoa de hidrogênio primordial do Universo primitivo no espaço ao seu redor. Uma das razões pelas quais o Webb foi originalmente construído foi para definir a cronologia desse período de "limpeza" da história cósmica, que os astrônomos chamam de reionização . 

Foi quando as primeiras estrelas produziram luz com energia suficiente para romper o denso gás de hidrogênio do Universo primitivo e começar a viajar pelo espaço, eventualmente chegando ao Webb e a nós. A galáxia MoM-z14 fornece mais uma pista para mapear a cronologia da reionização, um trabalho que não era possível até que o Webb revelasse essa era do Universo.

O legado da descoberta continua

Mesmo antes do lançamento do Webb, já havia indícios de que algo muito inesperado havia acontecido no início do Universo, quando o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA descobriu a brilhante galáxia GN-z11 400 milhões de anos após o Big Bang. O Webb confirmou a distância da galáxia — na época, a mais distante já determinada. A partir daí, o Webb continuou a retroceder cada vez mais no espaço e no tempo, encontrando galáxias surpreendentemente brilhantes como a GN-z11.

À medida que o Webb continua a descobrir mais dessas galáxias inesperadamente luminosas, fica claro que as primeiras não foram um acaso.  "É um momento incrivelmente empolgante, com o Webb revelando o Universo primordial como nunca antes e mostrando-nos o quanto ainda há para descobrir", acrescentou Yijia Li, estudante de pós-graduação da Universidade Estadual da Pensilvânia e membro da equipe de pesquisa.

Esawebb.org