NASA, ESA, CSA, T. Treu (UCLA)
Duas das galáxias mais distantes vistas até à data podem ser vistas nestas imagens Webb das regiões exteriores do gigantesco enxame de galáxias Abell 2744. As galáxias não estão dentro do enxame, mas muitos milhares de milhões de anos-luz atrás dele
Um estudo liderado pela Universidade da Califórnia relata que as primeiras galáxias eram bolas de fogo cósmicas que convertiam gás em estrelas a velocidades estonteantes e em toda a sua extensão.
A investigação, baseada em dados do Telescópio Espacial James Webb, é o primeiro estudo sobre a forma e estrutura dessas galáxias.
O estudo, publicado numa edição especial da revista The Astrophysical Journal, mostra que não eram nada como as galáxias atuais em que a formação estelar está confinada a pequenas regiões, tais como na direção da constelação de Orionte na nossa própria Galáxia, a Via Láctea.
“Estamos a ver galáxias formarem novas estrelas a um ritmo eletrizante“, disse Tommaso Treu, professor de física e astronomia da UCLA e autor principal do estudo.
“A incrível resolução do Webb permite-nos estudar estas galáxias com detalhes sem precedentes e vemos toda esta formação estelar a ocorrer dentro das regiões destas galáxias”.
Treu dirige o projeto GLASS-JWST, pertencendo ao programa ERS (Early Release Science) do Webb, cujos primeiros resultados são o tema da edição especial da revista.
Outro estudo conduzido pela UCLA, presente na edição, descobriu que as galáxias que se formaram logo após o Big Bang – em menos de mil milhões de anos – poderiam ter começado a queimar os restos de hidrogénio absorvente de fotões, dando luz a um Universo escuro.
“Até os nossos melhores telescópios tiveram dificuldade em confirmar as distâncias destas galáxias, por isso não sabíamos se tornavam o Universo transparente ou não”, disse Guido Roberts-Borsani, investigador pós-doutorado da UCLA e líder do estudo.
“O Webb está a mostrar-nos que não só consegue fazer o trabalho, como também o faz com uma facilidade surpreendente. Muda completamente o jogo”.
Estas descobertas são duas de muitas descobertas de tirar o fôlego por astrofísicos que estão entre os primeiros a espreitar através de uma janela para o passado, janela esta recentemente aberta pelo Webb.
O Webb é o maior telescópio infravermelho [próximo] no espaço e a sua notável resolução fornece uma visão sem paralelo de objetos tão distantes que a sua luz demora milhares de milhões de anos a chegar à Terra.
Embora estes objetos já tenham envelhecido, só a luz dos seus primeiros momentos teve tempo suficiente para viajar através do Universo e para acabar nos detetores do Webb.
Como resultado, não só o Webb funciona como uma espécie de máquina do tempo – levando os cientistas de volta ao período pouco depois do Big Bang – como as imagens que está a produzir tornaram-se um álbum de família, com instantâneos de galáxias e estrelas infantis.
O GLASS-JWST foi um dos 13 projetos ERS selecionados em 2017 pela NASA para produzir rapidamente conjuntos de dados acessíveis ao público e para demonstrar e testar as capacidades dos instrumentos do Webb.
O projeto visa compreender como e quando a luz das primeiras galáxias “queimou” através do nevoeiro de hidrogénio deixado para trás pelo Big Bang – um fenómeno e período de tempo chamado Época da Reionização – e como o gás e elementos pesados estão distribuídos dentro e à volta das galáxias ao longo do tempo cósmico.
Treu e Roberts-Borsani usam três dos inovadores instrumentos do Webb, dedicado ao infravermelho próximo, para fazer medições detalhadas de galáxias distantes no Universo primitivo.
A Época da Reionização é um período que continua a ser mal compreendido pelos cientistas. Até agora, os investigadores não tinham os instrumentos infravermelhos extremamente sensíveis necessários para observar galáxias que existiam na altura.
Antes da reionização cósmica, o Universo primitivo permaneceu desprovido de luz porque os fotões ultravioletas das estrelas iniciais eram absorvidos pelos átomos de hidrogénio que saturavam o espaço.
Os cientistas pensam que, algures nos primeiros mil milhões de anos do Universo, a radiação emitida pelas primeiras galáxias e possivelmente pelos primeiros buracos negros fez com que os átomos de hidrogénio perdessem eletrões, ou ionizassem, impedindo que os fotões se “colassem” a eles e abrindo um caminho para que os fotões viajassem através do espaço.
À medida que as galáxias começaram a ionizar bolhas cada vez maiores, o Universo tornou-se transparente e a luz pôde viajar livremente, como hoje acontece, permitindo-nos ver uma brilhante copa de estrelas e galáxias todas as noites.
A descoberta de Roberts-Borsani de que as galáxias se formaram mais depressa e mais cedo do que se pensava anteriormente poderá confirmar que foram as culpadas da reionização cósmica.
O estudo também confirma as distâncias de duas das galáxias mais distantes conhecidas, utilizando uma nova técnica que permite aos astrónomos sondar o início da reionização cósmica.
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