.
Alguns dias depois de iniciar oficialmente as operações científicas, o Telescópio Espacial James Webb da NASA impulsionou os astrônomos para um reino de galáxias primitivas, anteriormente escondidas além do alcance de todos os outros telescópios até agora.
“Tudo o que vemos é novo. O Webb está nos mostrando que existe um universo muito rico além do que imaginávamos”, disse Tommaso Treu, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, investigador principal de um dos programas do Webb. “Mais uma vez o universo nos surpreendeu. Essas primeiras galáxias são muito incomuns em muitos aspectos.”
Dois trabalhos de pesquisa, liderados por Marco Castellano do National Institute for Astrophysics em Roma, Itália, e Rohan Naidu do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e do Massachusetts Institute of Technology em Cambridge, Massachusetts, foram publicados no Astrophysical Journal Letters.
Essas descobertas iniciais são de uma iniciativa de pesquisa Webb mais ampla envolvendo dois programas Early Release Science (ERS): o Grism Lens-Amplified Survey from Space (GLASS) e o Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS).
Com apenas quatro dias de análise, os pesquisadores encontraram duas galáxias excepcionalmente brilhantes nas imagens do GLASS-JWST. Essas galáxias existiram aproximadamente 450 e 350 milhões de anos após o big bang (com um desvio para o vermelho de aproximadamente 10,5 e 12,5, respectivamente), embora futuras medições espectroscópicas com Webb ajudem a confirmar.
“Com o Webb, ficamos surpresos ao encontrar a luz estelar mais distante que alguém já havia visto, apenas alguns dias depois que o Webb divulgou seus primeiros dados”, disse Naidu sobre a galáxia GLASS mais distante, conhecida como GLASS-z12, que se acredita até hoje. de volta a 350 milhões de anos após o big bang. O detentor do recorde anterior é a galáxia GN-z11, que existia 400 milhões de anos após o big bang (redshift 11.1), e foi identificada em 2016 pelo Observatório Hubble e Keck em programas de céu profundo.
“Com base em todas as previsões, pensamos que tínhamos que procurar um volume muito maior de espaço para encontrar essas galáxias”, disse Castellano.
“Essas observações fazem sua cabeça explodir. Este é um capítulo totalmente novo na astronomia. É como uma escavação arqueológica e, de repente, você encontra uma cidade perdida ou algo que não conhecia. É simplesmente impressionante”, acrescentou Paola Santini, quarto autor do Castellano et al. Papel GLASS-JWST.
“Embora as distâncias dessas fontes iniciais ainda precisem ser confirmadas com espectroscopia, seus brilhos extremos são um verdadeiro quebra-cabeça, desafiando nossa compreensão da formação de galáxias”, observou Pascal Oesch, da Universidade de Genebra, na Suíça, segundo autor do estudo Naidu et al. . papel.
As observações do Webb levam os astrônomos a um consenso de que um número incomum de galáxias no início do universo era muito mais brilhante do que o esperado. Isso tornará mais fácil para o Webb encontrar ainda mais galáxias iniciais em pesquisas subseqüentes do céu profundo, dizem os pesquisadores.
“Concluímos algo que é incrivelmente fascinante. Essas galáxias devem ter começado a se unir talvez apenas 100 milhões de anos após o big bang. Ninguém esperava que a idade das trevas terminasse tão cedo”, disse Garth Illingworth, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, integrante da equipe Naidu/Oesch. “O universo primordial teria apenas um centésimo de sua idade atual. É uma lasca de tempo no cosmos em evolução de 13,8 bilhões de anos.”
Erica Nelson, da Universidade do Colorado, membro da equipe Naidu/Oesch, observou que “nossa equipe ficou impressionada ao ser capaz de medir as formas dessas primeiras galáxias; seus discos calmos e ordenados questionam nossa compreensão de como as primeiras galáxias se formaram no populoso e caótico universo primitivo.” Essa notável descoberta de discos compactos em tempos tão remotos só foi possível por causa das imagens muito mais nítidas do Webb, na luz infravermelha, em comparação com o Hubble.
“Essas galáxias são muito diferentes da Via Láctea ou de outras grandes galáxias que vemos ao nosso redor hoje”, disse Treu.
Illingworth enfatizou que as duas galáxias brilhantes encontradas por essas equipes têm muita luz. Ele disse que uma opção é que eles poderiam ter sido muito massivos, com muitas estrelas de baixa massa, como as galáxias posteriores. Alternativamente, eles poderiam ser muito menos massivos, consistindo em muito menos estrelas extraordinariamente brilhantes, conhecidas como estrelas da População III. Há muito teorizado, eles seriam as primeiras estrelas a nascer, brilhando em temperaturas escaldantes e compostas apenas de hidrogênio e hélio primordiais – antes que as estrelas pudessem posteriormente cozinhar elementos mais pesados em seus fornos de fusão nuclear. Nenhuma estrela primordial extremamente quente é vista no universo local.
“De fato, a fonte mais distante é muito compacta e suas cores parecem indicar que sua população estelar é particularmente desprovida de elementos pesados e pode até conter algumas estrelas da População III. Somente os espectros de Webb dirão”, disse Adriano Fontana, segundo autor do estudo. castelhano e outros. paper e membro da equipe GLASS-JWST.
As estimativas atuais de distância de Webb para essas duas galáxias são baseadas na medição de suas cores infravermelhas. Eventualmente, medições de espectroscopia de acompanhamento mostrando como a luz foi esticada no universo em expansão fornecerão verificação independente dessas medições de padrão cósmico.
.
