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Da NASA Telescópio Espacial James Webb (JWST) fez outra descoberta inovadora que expande nossa compreensão do universo primitivo e do processo de reionização cósmica.
Novo descobertas revelaram a detecção da linha de emissão de hidrogênio Lyman-alfa (Lyα) em uma galáxia primitiva, JADES-GS-z13-1-LA, que se acredita ter se formado apenas 326 milhões de anos após o Big Bang. A descoberta está fornecendo aos astrônomos novos insights sobre o processo de reionização cósmica e também sugere como isso pode ter ocorrido muito antes do que se pensava anteriormente.
Reionização cósmica
A reionização cósmica é o processo que começou quando átomos neutros por todo o cosmos começaram a se reionizar, marcando a segunda transição de fase significativa do gás no universo reconhecida pelos cosmólogos. Geralmente, isso se refere à reionização do hidrogênio, embora se acredite que o hélio no universo primitivo também tenha passado por processos semelhantes há muito tempo. O processo ocorreu quando a radiação ultravioleta gerada por algumas das primeiras galáxias do universo iluminou esses gases neutros frios.
Agora, em um novo avanço astronômico possibilitado pelo Webb, novos insights do Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) do JWST ajudaram a revelar uma galáxia que exibe um desvio para o vermelho de z=13,0, e cuja linha de emissão Lyα pode ser discernida, mesmo apesar do hidrogênio neutro que os astrônomos esperariam que a bloqueasse.
Anteriormente, essa linha de emissão só havia sido observada em galáxias formadas após 550 milhões de anos. A nova descoberta inesperada está ajudando a lançar luz sobre as características de algumas das galáxias mais antigas do universo, bem como sua parte fundamental na reionização do Universo.
No momento, os cientistas não têm certeza de como a luz Lyα consegue escapar desta galáxia, dado que ela deveria ser bloqueada pelo meio intergaláctico neutro (IGM) que teria dominado o universo no momento correspondente à luz agora sendo observada por Webb. Isso torna a descoberta significativa, uma vez que parece implicar que a galáxia em questão, JADES-GS-z13-1-LA, poderia residir em uma região onde a reionização pode ter começado mais cedo do que o esperado anteriormente, o que poderia ter ajudado a luz a viajar livremente através do IGM.
Brilho Excepcional
Outro aspecto significativo da descoberta envolve o brilho da linha Lyα em JADES-GS-z13-1-LA, que parece possuir uma largura equivalente a mais de 40Å (denotando 40 angústiaque envolve a unidade métrica de comprimento para medir comprimentos de onda de radiação eletromagnética). Adicione a isso o continuum UV azul profundo também notado durante as observações, que aponta para o papel da galáxia na produção de fótons ionizantes, o que também contribui para o processo de reionização.
Em última análise, a presença de uma linha de emissão de hidrogênio Lyman-alfa (Lyα) tão perceptível em um momento tão inicial da história cósmica potencialmente altera nossa compreensão dos modelos atuais que descrevem como e em que momento a reionização começou no universo.
Um componente-chave das descobertas envolveu a sensibilidade do instrumento NIRSpec do JWST, sem o qual a descoberta da linha Lyα provavelmente não poderia ter sido feita. Isso, além da capacidade do instrumento NIRSpec de detectar outras características espectrais, particularmente aquelas associadas aos elementos carbono, hélio e oxigênio, tudo isso fornece uma visão rica da estrutura e do comportamento do JADES-GS-z13-1-LA.
Perguntas sem resposta
Atualmente, os astrônomos ainda não têm certeza de qual pode ser o mecanismo exato que está permitindo que a luz Lyα escape. No entanto, uma possibilidade envolve efeitos térmicos ou cinéticos, que eles acreditam que podem estar aumentando as emissões que ela produz. Se correta, essa teoria pode significar que o alargamento da linha de emissão em um grau significativo pode ser influenciado por tais efeitos.
Em última análise, a descoberta de JADES-GS-z13-1-LA e sua emissão Lyα representa um novo desenvolvimento significativo em nossa compreensão da mecânica do universo primitivo e aponta para surpresas futuras que provavelmente surgirão das observações de Webb nos próximos anos.
A nova descoberta foi detalhado em um artigo recente“Testemunhando o início da reionização via emissão de Lyman-α no desvio para o vermelho 13”, que pode ser lido na íntegra no servidor de pré-impressão arXiv.org.
Micah Hanks é o editor-chefe e cofundador do The Debrief. Ele pode ser contatado por e-mail em micah@thedebrief.org. Acompanhe o trabalho dele em micahhanks.com e em X: @MicahHanks.
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