NASA/STSci
No início do Universo, o gás entre as estrelas e as galáxias era opaco – a luz energética das estrelas não conseguia nele penetrar. Mas mil milhões de anos após o Big Bang, o gás tornou-se completamente transparente. Porquê?
Novos dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA identificaram a razão: as estrelas das galáxias emitiram luz suficiente para aquecer e ionizar o gás à sua volta, limpando a nossa visão durante centenas de milhões de anos.
Os resultados, de uma equipa de investigação liderada por Simon Lilly da ETH Zurique na Suíça, são as mais recentes descobertas acerca de um período de tempo conhecido como a Época da Reionização, quando o Universo sofreu mudanças dramáticas.
Após o Big Bang, o gás no Universo era incrivelmente quente e denso. O gás arrefeceu ao longo de centenas de milhões de anos. Depois, o Universo voltou a repetir-se.
O gás voltou a ficar quente e ionizado – provavelmente devido à formação das primeiras estrelas nas galáxias – e, ao longo de milhões de anos, tornou-se transparente.
Há muito que os investigadores procuram evidências definitivas para explicar estas transformações. Os novos resultados abrem efetivamente a cortina do final deste período de reionização.
“O James Webb não só mostra claramente que estas regiões transparentes se encontram à volta das galáxias, como também medimos a sua dimensão“, explicou Daichi Kashino da Universidade de Nagoya no Japão, o autor principal do primeiro artigo da equipa. “Com os dados do Webb, estamos a ver galáxias a reionizar o gás à sua volta.”
Estas regiões de gás transparente são gigantescas quando comparadas com as galáxias – imagine um balão de ar quente com uma ervilha suspensa no seu interior.
Os dados do Webb mostram que estas galáxias relativamente pequenas conduziram a reionização, libertando regiões massivas de espaço à sua volta.
Ao longo dos cem milhões de anos seguintes, estas “bolhas” transparentes continuaram a crescer cada vez mais, acabando por se fundir e fazendo com que todo o Universo se tornasse transparente.
NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)
Há mais de 13 mil milhões de anos, durante a Época da Reionização, o Universo era um lugar muito diferente. O gás entre as galáxias era em grande parte opaco à luz energética, tornando difícil a observação de galáxias jovens. O que é que permitiu que o Universo se tornasse completamente ionizado, levando às condições “limpas” detetadas em grande parte do Universo actual? Investigadores, usando o Telescópio Espacial James Webb, descobriram que as galáxias são as principais responsáveis.
A equipa de Lilly visou intencionalmente um momento imediatamente antes do fim da Época da Reionização, quando o Universo não era totalmente transparente nem totalmente opaco – continha uma manta de retalhos de gás em vários estados.
Os cientistas apontaram o Webb na direção de um quasar – um buraco negro supermassivo, ativo e extremamente luminoso que funciona como uma enorme lanterna – destacando o gás entre o quasar e os nossos telescópios (pode encontrá-lo no centro da primeira imagem: é minúsculo e cor-de-rosa, com seis picos de difração proeminentes).
À medida que a luz do quasar viajava na nossa direção através de diferentes manchas de gás, era absorvida por gás opaco ou movia-se livremente através de gás transparente.
Os resultados inovadores da equipa só foram possíveis através da combinação dos dados do Webb com observações do quasar central pelo Observatório W. M. Keck, no Hawaii, pelo VLT (Very Large Telescope) do ESO e pelo Telescópio Magalhães do Observatório Las Campanas, estes dois últimos ambos no Chile.
“Ao iluminar o gás ao longo da nossa linha de visão, o quasar dá-nos vastas informações sobre a composição e sobre o estado do gás”, explicou Anna- Christina Eilers do MIT (Massachusetts Institute of Technology) em Cambridge, a principal autora de outro artigo científico da equipa.
Os investigadores usaram então o Webb para identificar galáxias perto desta linha de visão e mostraram que as galáxias estão geralmente rodeadas por regiões transparentes com cerca de 2 milhões de anos-luz de raio.
Por outras palavras, o Webb testemunhou galáxias no processo de limpeza do espaço à sua volta, no final da Época da Reionização.
Para pôr isto em perspetiva, a área que estas galáxias limparam é aproximadamente a mesma distância que o espaço entre a nossa galáxia Via Láctea e a nossa vizinha mais próxima, Andrómeda.
Até agora, os investigadores não tinham esta evidência definitiva do que causou a reionização – antes do Webb, não sabiam exatamente o que era responsável.
Qual é o aspeto destas galáxias?
“São mais caóticas do que as do Universo próximo”, explicou Jorryt Matthee, também da ETH Zurique e principal autor do segundo artigo da equipa. “O Webb mostra que estavam a formar estrelas ativamente e que devem ter criado muitas supernovas. Tiveram uma juventude bastante aventureira!”
NASA, ESA, CSA, ETH Zurique, MIT, NCSU
O Telescópio Espacial James Webb da NASA obteve imagens extraordinariamente detalhadas, no infravermelho próximo, de galáxias que existiam quando o Universo tinha apenas 900 milhões de anos, incluindo estruturas nunca antes vistas. Essas galáxias distantes são “grumosas”, muitas vezes alongadas e estão ativamente a formar estrelas.
Durante a investigação, Eilers utilizou os dados do Webb para confirmar que o buraco negro do quasar no centro deste campo é o mais massivo atualmente conhecido no Universo primitivo, com 10 mil milhões de vezes a massa do Sol.
“Ainda não conseguimos explicar como é que os quasares foram capazes de crescer tanto e tão cedo na história do Universo”, partilhou.
“É outro puzzle para resolver!” As imagens requintadas do Webb também não revelaram qualquer evidência de que a luz do quasar tenha sofrido efeito de lente gravitacional, assegurando que as medições de massa são definitivas.
A equipa irá em breve mergulhar na investigação de galáxias em cinco campos adicionais, cada um ancorado por um quasar central.
Os três artigos científicos da equipa de investigação [#1,#2,#3 ]foram publicados dia 12 de junho na revista The Astrophysical Journal.
// CCVAlg
