A galáxia GLASS-z12, formada cerca de 350 milhões de anos após o Big Bang, pode mudar a forma como os astrônomos entendem a formação de estrelas no início do universo.
O telescópio espacial James Webb observou uma das primeiras galáxias formadas após o Big Bang, cerca de 350 milhões de anos após o início do universo.
Esta, chamada GLASS-z12, e outra galáxia formada cerca de 450 milhões de anos após o Big Bang, foram encontradas durante o verão, logo após o poderoso telescópio espacial começar suas observações infravermelhas do cosmos.
A capacidade do Webb de olhar mais profundamente no universo do que outros telescópios está revelando aspectos anteriormente ocultos do universo, incluindo galáxias incrivelmente distantes, como essas duas descobertas.
A descoberta pode mudar a forma como os astrônomos entendem a galáxia e a formação de estrelas nos primeiros dias do universo.
“Com o Webb, ficamos surpresos ao encontrar a luz estelar mais distante que alguém já havia visto, poucos dias depois que o Webb divulgou seus primeiros dados”, disse o astrônomo Rohan Naidu, pesquisador do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em um comunicado. Naidu foi o principal autor de um estudo publicado em novembro no The Astrophysical Journal Letters.
Anteriormente, a primeira galáxia observada era a GN-z11, que nasceu 400 milhões de anos após o big bang e foi detectada pelo Telescópio Espacial Hubble em 2016.
“Assim que começamos a coletar dados, descobrimos que há muito mais galáxias distantes do que esperávamos”, disse Tommaso Treu, investigador principal do GLASS-JWST Early Release Science Program e professor da Universidade da Califórnia em Los Angeles.
“De alguma forma, o universo conseguiu formar galáxias mais rápido e mais cedo do que pensávamos. Apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, já havia muitas galáxias. O Webb abriu uma nova fronteira, aproximando-nos da compreensão de como tudo começou. E nós apenas começamos a explorá-la”, disse Treu, coautor de um estudo de outubro no The Astrophysical Journal Letters.
Os dois estudos destacaram essas descobertas feitas durante o Grism Lens-Amplified Survey from Space, também conhecido como GLASS, e o Cosmic Evolution Early Release Science Survey, ou CEERS.
Mudança na linha do tempo da formação de galáxias
As primeiras galáxias descobertas nesta nova fronteira cósmica são surpreendentes e incomuns para os astrônomos de várias maneiras, disse Treu.
Ambas as galáxias têm formas esféricas ou discais, e são apenas uma pequena porcentagem do tamanho da Via Láctea. As duas galáxias são incrivelmente distantes, mas também são extremamente brilhantes e formaram estrelas muito rapidamente.
Os resultados da pesquisa sugerem que as galáxias podem ter começado a aparecer no universo apenas 100 milhões de anos após o Big Bang, que ocorreu 13,8 bilhões de anos atrás. Esta linha do tempo desafia as teorias que os astrônomos têm sobre como e quando as primeiras galáxias se formaram.
O universo primitivo era caótico e lotado, mas a estrutura das duas galáxias parece calma e ordenada, disse Erica Nelson, professora assistente de astrofísica na Universidade do Colorado, coautora do estudo de novembro.
A quantidade de brilho nas duas galáxias tem intrigado os cientistas. Uma possibilidade é que as galáxias eram massivas e continham muitas estrelas de baixa massa, o que é semelhante aos tipos de galáxias que se formaram mais tarde no universo.
Ou pode sugerir o oposto: galáxias menores com menos estrelas, mas extremamente brilhantes. Esses objetos luminosos, chamados de estrelas da População III, há muito são teorizados como as primeiras estrelas a nascer no cosmos.
As primeiras estrelas do universo estariam brilhando com calor e seriam feitas apenas de hidrogênio e hélio. As estrelas posteriores contêm elementos mais pesados que foram criados quando as primeiras estrelas explodiram. Até agora, nenhuma estrela da População III foi vista em nosso universo local.
Mas os telescópios que podem espiar o universo distante, efetivamente olhando para trás no tempo, podem ser capazes de ver as primeiras estrelas da População III um dia. A mais velha das duas galáxias, GLASS-z12, pode até conter estrelas da População III, disse Adriano Fontana, membro da equipe GLASS-JWST e coautor do estudo de outubro.
Detecção de luz invisível ao olho humano
As novas descobertas sobre as duas galáxias podem significar que existem outras galáxias brilhantes esperando para serem encontradas no universo distante.
As estimativas de distância das galáxias são baseadas na detecção infravermelha do Webb. Observações espectroscópicas podem confirmar quanto tempo sua luz viajou pelo universo, bem como a taxa de formação de estrelas em cada galáxia e os elementos que essas estrelas continham.
O Webb capturará os dados que podem levar a essas conclusões.
“Essas observações apenas 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”, disse Paola Santini, pesquisadora do Observatório Astronômico de Roma do Instituto Nacional de Astrofísica, coautora do estudo de outubro.
O telescópio Webb entrou em seu quinto mês de operações científicas e provou ser mais poderoso e capturar imagens mais nítidas do que as expectativas de pré-lançamento, disse a Dra. Jane Rigby, cientista do projeto de operações Webb no Goddard Space Flight Center da Nasa, em Greenbelt, Maryland.
“Essas galáxias de que estamos falando são brilhantes”, disse Rigby. “Elas estavam se escondendo dentro dos limites do que o Hubble poderia fazer. Elas estavam ali esperando por nós. Nós apenas tivemos que ficar um pouco mais vermelhos e ir mais fundo do que o Hubble conseguiria.”
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