O Telescópio James Webb descobriu centenas de galáxias antigas, muito mais do que o punhado que se sabia anteriormente. Essas galáxias podem estar entre os primeiros membros do universo.
De acordo com um novo estudo, essas galáxias muito jovens exibiram estruturas complexas e aglomerados de formação estelar já 600 milhões de anos após o Big Bang. O JWST Pesquisa Extragaláctica Profunda Avançada (JADES), uma colaboração internacional, reuniu um mês de observações de duas pequenas manchas no céu: uma na constelação da Ursa Menor e outra na direção do aglomerado de Fornax. “Se você pegar o universo inteiro e reduzi-lo a um filme de duas horas, verá os primeiros cinco minutos do filme”, disse Kevin Hainline, professor assistente de pesquisa no Observatório de Steward e principal autor do novo estudo. Ao anunciar a descoberta na segunda-feira (5 de junho) na 242ª reunião da Sociedade Astronômica Americana, relata “Havia mais de 700 galáxias jovens recém-descobertas nesta região.” Essas galáxias são as que iniciam o processo de criação dos elementos e da complexidade que compõem o mundo em que vivemos hoje.
Essas novas descobertas lançam luz sobre como os principais mundos e estrelas se moldaram, tornando o rico inventário de componentes visto conhecido pela humanidade hoje.
Estudando os dados de Webb, Hainline e colegas descobriram 717 galáxias jovens apenas naqueles cinco minutos, o que indica que o universo tem entre 370 milhões e 650 milhões de anos. Todas essas galáxias já se estendem por milhares de anos-luz, têm estruturas complexas e estão dando origem a estrelas em múltiplos aglomerados.
“Antes, os primeiros mundos que podíamos ver pareciam apenas pequenas manchas. Apesar disso, “essas manchas representam milhões, senão bilhões, de estrelas no início do universo”, afirmou Hainline em um comunicado. “Pode ver que alguns deles são objetos estendidos com uma estrutura claramente visível “, completa.
As duas regiões usadas neste estudo são referidas como GOODS-South, que significa Pesquisa Profunda das Origens dos Grandes Observatórios. Quase todos os principais telescópios espaciais, incluindo o Hubble, o Observatório Chandra X-Ray e o, agora aposentado, Spitzer da NASA, conduziram uma extensa pesquisa nessas regiões juntos.
Apesar dessa investigação anterior, 93% dos universos recém-descobertos que Webb detectou durante o JADES nunca foram vistos.
Hainline afirmou: “O que estávamos vendo antes eram apenas os exemplos mais brilhantes e extremos de galáxias brilhantes no início do universo”. Atualmente, estamos realmente testando outros mundos típicos e comuns em um universo jovem e tempestuoso.”
O debate de longa data se concentrou em exatamente como aquele ambiente extremamente empoeirado e caótico foi transformado no cosmos transparente que vemos hoje. Uma teoria popular afirma que a primeira geração de estrelas, que se pensa ter 30 a 300 vezes a massa do nosso sol e milhões de vezes mais brilhante, formou-se durante este período da evolução do universo, conhecido como a Época da Reionização. Como resultado, as regiões mais escuras do universo foram iluminadas pela primeira vez.
Essa luz estelar brilhante reionizou o universo dividindo seu abundante hidrogênio iotas em prótons e elétrons, um ciclo que durou até um bilhão de anos após a explosão enorme. No entanto, um pequeno número de astrônomos acredita que a fuga de radiação ultravioleta das galáxias pode ter sido desencadeada por saídas de buracos negros supermassivos, como o da Via Láctea, que podem ter desempenhado um papel mais significativo na evolução cósmica do que se pensava anteriormente.
Atualmente, um segundo grupo do programa JADES que se concentra em sistemas que existiram entre 500 a 850 milhões de anos após a explosão do Big Bang, ou entre cinco a oito minutos do filme de duas horas que retrata o universo, pensa ter uma resposta para a questão bem estabelecida.
“Nesta próxima cena do universo, estamos realmente começando a ver o efeito do desenvolvimento do sistema na síntese do enorme escopo do universo”, disse Ryan Endsley, um cientista de pós-doutorado. Ele conduziu a revisão subsequente, numa reunião de notícias na segunda-feira: “Os sistemas no início do universo eram simplesmente inegavelmente mais turbulentos no geral pela forma como enquadravam as estrelas.”
O grupo de Endsley procurou evidências de formação de estrelas nessas galáxias muito primitivas, que lançaram luz sobre o processo pelo qual a luz das estrelas ionizou o gás lá. O grupo descobriu que um dos seis sistemas da época mostrava emanações ultrajantes de linhas nos espectros do universo, um elemento que as partículas ionizadas pela luz das estrelas transmitem quando esfriam e se juntam a diferentes átomos.
“Torrentes de fótons ultravioleta” foram bombeadas para suas respectivas galáxias por essas linhas de emissão, o que indica que as primeiras galáxias estavam gerando estrelas ativamente. Endsley afirmou que, dessa maneira, as primeiras estrelas do universo se tornaram os principais geradores de radiação cósmica.
Durante sua apresentação, ele afirmou: “Essas linhas de emissão extremas são relativamente comuns no início do universo. Essas assinaturas de linha de emissão excepcionalmente fortes implicam intensa formação estelar recente em quase todas as galáxias que encontramos. As primeiras galáxias eram excepcionalmente hábeis em produzir estrelas massivas e quentes.”
A partir de linhas de emanação semelhantes, o grupo de Endsley também supôs que os sistemas no início do universo deram origem a estrelas em rajadas curtas seguidas de períodos calmos.
Endsley disse aos repórteres na coletiva de imprensa na segunda-feira: “De repente, você teria dezenas de sóis de massas solares sendo reunidas de uma só vez nessas galáxias iniciais”. Isso é crucial para nossa compreensão de como ocorreu a reionização, porque essas estrelas massivas e quentes eram produtoras extremamente produtivas dos fótons ultravioleta necessários para ionizar todo o hidrogênio no início do universo.
