Telescópio espacial Webb descobre a galáxia mais fraca do universo primitivo

Guido Roberts-Borsani/UCLA); imagens originais: NASA, ESA, CSA, Swinburne University of Technology, University of Pittsburgh, STScI

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O Telescópio Espacial James Webb continua a provar o seu valor. Em mais uma descoberta fascinante, o observatório espacial identificou a galáxia mais distante e ténue, chamada JD1, registada até à data.

JD1 é visto aqui como era há 13,3 bilhões de anos, quando o universo tinha apenas quatro por cento de sua idade atual. Assim, identificá-lo é uma descoberta notável para compreender a evolução do universo nos seus primeiros anos — pós-Big Bang.

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA) descobriram a existência desta galáxia mais tênue. “Antes de o telescópio Webb ser ligado, há apenas um ano, nem sequer podíamos sonhar em confirmar uma galáxia tão ténue”, disse Tommaso Treu, o segundo autor do novo estudo, num comunicado de imprensa.

Os cientistas examinaram os primeiros anos do universo usando luz cósmica que viajou durante milhões de anos para chegar até nós. Os primeiros mil milhões de anos do Universo, em particular, despertaram curiosidade entre os astrónomos.

Tudo começou com um estrondo! Há muito que se presume que o Universo surgiu após o Big Bang – há cerca de 13,8 mil milhões de anos. Foi muito depois disso que o universo começou a se expandir e a esfriar gradualmente, permitindo a formação de átomos de hidrogênio.

No entanto, o universo primitivo passou por um período completamente sombrio após o Big Bang, conhecido como Idade das Trevas Cósmica. Este período de quase um bilhão de anos foi desprovido de fontes de luz. Durante esse período, o universo ficou envolto em uma “névoa de hidrogênio neutro que prendeu a luz das primeiras estrelas e galáxias”. E, quase mil milhões de anos depois do Big Bang, este nevoeiro começou a dissipar-se misteriosamente.

Isto marcou a Época da Reionização, que levou à formação das primeiras estrelas e galáxias. E um objectivo crucial da astronomia tem sido compreender a primeira geração de galáxias, que começou a povoar esta era da história inicial do Universo.

Usando o poder de Webb, os astrónomos estão apenas a começar a compreender esta era desconcertante mas fascinante.

“A maioria das galáxias encontradas até agora com o JWST são galáxias brilhantes que são raras e não se pensa que sejam particularmente representativas das galáxias jovens que povoaram o Universo primitivo. Como tal, embora importantes, não se pensa que sejam os principais agentes que queimaram toda aquela névoa de hidrogénio”, disse Guido Roberts-Borsani, investigador de pós-doutoramento da UCLA e primeiro autor do estudo.

Roberts-Borsani explicou ainda: “Galáxias ultrafracas como JD1, por outro lado, são muito mais numerosas, e é por isso que acreditamos que são mais representativas das galáxias que conduziram o processo de reionização, permitindo que a luz ultravioleta viaje sem impedimentos. espaço e tempo."

Usando a alta sensibilidade de Webb, a equipe conseguiu localizar JD1. Ele está localizado atrás de Abell 2744, um grande e brilhante aglomerado de galáxias próximas.

Felizmente, Webb foi capaz de ver esta galáxia escura devido às lentes gravitacionais. A atração gravitacional deste aglomerado de galáxias fez com que JD1 parecesse maior e 13 vezes mais brilhante do que seria de outra forma.

“A combinação do JWST e do poder de ampliação das lentes gravitacionais é uma revolução. Estamos reescrevendo o livro sobre como as galáxias se formaram e evoluíram logo após o Big Bang”, acrescentou Treu.

O NIRSpec, o instrumento espectrógrafo de infravermelho próximo de Webb, foi usado para obter um espectro de luz infravermelha desta galáxia. Os dados revelaram muitos detalhes importantes sobre esta galáxia distante, tais como o número de estrelas e a quantidade de poeira e elementos pesados.

As descobertas foram relatadas na revista Nature.

Resumo do estudo:

Nos primeiros mil milhões de anos após o Big Bang, acredita-se que fontes de fotões ultravioleta (UV) tenham hidrogénio intergaláctico ionizado, tornando o Universo transparente à radiação UV. Galáxias mais brilhantes que a luminosidade característica L* não fornecem fótons ionizantes suficientes para conduzir esta reionização cósmica. Acredita-se que galáxias mais fracas dominem o orçamento de fótons; no entanto, eles estão rodeados por um gás neutro que impede o escape dos fótons Lyman-α, que tem sido a forma dominante de identificá-los até agora. JD1 foi previamente identificada como uma galáxia de imagem tripla com um fator de ampliação de 13 fornecido pelo aglomerado de primeiro plano Abell 2744, e um desvio para o vermelho fotométrico de z ≈ 10. Aqui relatamos a confirmação espectroscópica desta luminosidade muito baixa (≈0,05 L*) galáxia em z = 9,79, observada 480 Myr após o Big Bang, por meio da identificação da quebra de Lyman e do continuum para o vermelho, bem como múltiplas linhas de emissão ≳4σ, com o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (NIRSpec) e a Câmera de Infravermelho Próximo (NIRCam). A combinação do Telescópio Espacial James Webb (JWST) e lentes gravitacionais mostra que esta galáxia ultrafraca (MUV = −17,35) - com uma luminosidade típica das fontes responsáveis ​​pela reionização cósmica - tem um tamanho compacto (≈150 pc) e complexo morfologia, baixa massa estelar (107,19 M⊙) e metalicidade subsolar (≈0,6 Z⊙) em fase gasosa.