NASA/ESA/CSA/T. Treu, UCLA/NAOJ/T. Bakx, Universidade de Nagoya
O radiotelescópio ALMA determinou a idade cósmica exata de uma galáxia distante identificada com o JWST, GHZ2/GLASS-z12: 367 milhões de anos [após o Big Bang].
A equipa utilizou o radiotelescópio ALMA para detetar um sinal de rádio que viajou durante aproximadamente 97% da idade do Universo.
Esta descoberta confirma a existência de galáxias no Universo primitivo encontradas pelo Telescópio Espacial James Webb.
A investigação foi publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
A galáxia, denominada GHZ2/GLASS-z12, foi inicialmente identificada no levantamento GLASS do JWST, um levantamento que observa o Universo distante e por trás de enxames massivos de galáxias.
Estas observações consistem de várias imagens utilizando filtros de cor e de banda larga, semelhantes às cores RGB numa câmara.
Para galáxias distantes, a luz demora tanto tempo a chegar até nós que a expansão do Universo desviou a cor desta luz para a extremidade vermelha do espectro visível, um fenómeno a que chamamos desvio para o vermelho.
A cor vermelha de GHZ2/GLASS-z12 ajudou os investigadores, consequentemente, a identificá-la como um dos candidatos mais convincentes a galáxia distante que já observaram.
Foram identificadas tantas galáxias brilhantes e distantes nas primeiras semanas de observações do JWST que desafiou a nossa compreensão básica da formação das primeiras galáxias.
No entanto, estas cores vermelhas são apenas indicativas de uma galáxia distante e, poderia, ao invés, ser uma galáxia muito rica em poeira que se mascara como objeto mais distante.
Apenas observações diretas de linhas espectrais – linhas presentes no espetro de luz de uma galáxia utilizado para identificar elementos – podem confirmar com robustez as verdadeiras distâncias destas galáxias.
Imediatamente após a descoberta destes primeiros candidatos a galáxia, dois investigadores da Universidade de Nagoya e do NAOJ utilizaram os quarenta radiotelescópios do ALMA, no Chile, para caçar uma linha espectral e assim confirmar as verdadeiras idades das galáxias.
O ALMA também foi apontado para GHZ2/GLASS-z12 em busca de uma linha de emissão associada ao oxigénio, na frequência esperada sugerida pelas observações do JWST.
O oxigénio é um elemento tipicamente abundante em galáxias distantes devido ao seu tempo relativamente curto de formação, pelo que a equipa optou por procurar uma linha de emissão de oxigénio de modo a aumentar as hipóteses de deteção.
Ao combinar o sinal de cada um dos seus telescópios de 12 metros, o ALMA foi capaz de detetar a linha de emissão perto da posição da galáxia.
O desvio para o vermelho observado da linha indica que vemos a galáxia como era apenas 367 milhões de anos após o Big Bang.
“As primeiras imagens do Telescópio Espacial James Webb revelaram tantas galáxias iniciais que sentimos que tínhamos de testar os seus resultados usando o melhor observatório da Terra”, disse o autor principal Tom Bakx da Universidade de Nagoya.
“Foi uma época muito emocionante para os astrónomos observacionais e pudemos acompanhar o estado das observações que irão testar os resultados do JWST em tempo real”.
“Estávamos inicialmente preocupados com a ligeira variação de posição entre a linha de emissão detetada do oxigénio e a galáxia vista pelo Webb”, salienta o autor Tom Bakx, “mas testámos em grande detalhe as observações para assim confirmar que se trata realmente de uma deteção robusta, e é muito difícil de explicar através de qualquer outra interpretação”.
O coautor Jorge Zavala do NAOJ acrescenta: “A brilhante linha de emissão indica que esta galáxia enriqueceu rapidamente os seus reservatórios de gás com elementos mais pesados do que o hidrogénio e o hélio. Isto dá-nos algumas pistas sobre a formação e evolução da primeira geração de estrelas e da sua vida útil”.
“A pequena separação que vemos entre o gás oxigénio e a emissão das estrelas pode também sugerir que estas primeiras galáxias sofreram explosões violentas que expeliram o gás do centro da galáxia para a região que rodeava a galáxia e mesmo para além dela”, acrescenta.
“Estas profundas observações ALMA fornecem evidências robustas da existência de galáxias nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang e confirmam os resultados surpreendentes das observações do Webb.
O trabalho do JWST apenas agora começou, mas já estamos a ajustar os nossos modelos de como as galáxias se formam no início do Universo para corresponder a estas observações.
O poder combinado do Webb e da rede de radiotelescópios ALMA dá-nos a confiança para empurrar os nossos horizontes cósmicos cada vez mais perto do amanhecer do Universo”.
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