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James Webb mostra que algumas dessas galáxias primitivas são, de facto, muito menos massivas do que pareciam.
Quando os astrónomos obtiveram os seus primeiros vislumbres de galáxias no início do Universo graças ao Telescópio Espacial James Webb da NASA, esperavam encontrar galáxias pequenas, mas em vez disso encontraram o que parecia ser um bando de “culturistas” olímpicos.
Algumas galáxias pareciam ter crescido tão massivamente, tão rapidamente, que as simulações não conseguiam explicá-las. Alguns investigadores sugeriram que isto significava que algo podia estar errado com a teoria que explica de que é feito o Universo e de como evoluiu desde o Big Bang, conhecida como o modelo padrão da cosmologia.
De acordo com um novo estudo publicado na revista The Astronomical Journal, liderado pela estudante Katherine Chworowsky, da Universidade do Texas em Austin, algumas dessas galáxias primitivas são, de facto, muito menos massivas do que pareciam
Os buracos negros existentes nalgumas dessas galáxias fazem-nas parecer muito mais brilhantes e maiores do que realmente são.
“Ainda estamos a ver mais galáxias do que o previsto, embora nenhuma delas seja tão massiva que ‘quebre’ o Universo”, disse Chworowsky.
A evidência foi fornecida pelo levantamento CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) do Webb, liderado por Steven Finkelstein, professor de astronomia na Universidade do Texas em Austin e coautor do estudo.
Os buracos negros acrescentam ao brilho
De acordo com este último estudo, as galáxias que aparentam ser demasiado massivas provavelmente albergam buracos negros que consomem gás rapidamente.
A fricção no gás em movimento rápido emite calor e luz, tornando estas galáxias muito mais brilhantes do que seriam se essa luz emanasse apenas das estrelas. Esta luz extra pode fazer com que as galáxias pareçam conter muito mais estrelas e, por conseguinte, pareçam mais massivas do que seria de esperar. Quando os cientistas retiram estas galáxias, apelidadas de “pequenos pontos vermelhos” (com base na sua cor vermelha e tamanho pequeno), da análise, as restantes galáxias primitivas não são demasiado massivas para se enquadrarem nas previsões do modelo padrão.
“O resultado final é que não há uma crise em termos do modelo padrão da cosmologia”, disse Finkelstein. “Sempre que se tem uma teoria que resistiu ao teste do tempo durante tantos anos, é preciso ter evidências esmagadoras para a pôr de lado. E este não é o caso”.
Fábricas eficientes de estrelas
Embora tenham resolvido o dilema principal, subsiste um problema menos complexo: nos dados do Webb do Universo primitivo, ainda há cerca do dobro de galáxias massivas do que o esperado pelo modelo padrão. Uma razão possível pode ser o facto das estrelas se terem formado mais rapidamente no Universo primitivo do que atualmente.
“Talvez no início do Universo as galáxias fossem mais eficientes a transformar gás em estrelas”, disse Chworowsky.
A formação estelar ocorre quando o gás quente arrefece o suficiente para sucumbir à gravidade e se condensar numa ou mais estrelas. Mas à medida que o gás se contrai, aquece, gerando pressão exterior. Na nossa região do Universo, o equilíbrio destas forças opostas tende a tornar o processo de formação estelar muito lento. Mas talvez, de acordo com algumas teorias, devido ao facto de o Universo primitivo ser mais denso do que o atual, fosse mais difícil expulsar o gás durante a formação das estrelas, permitindo que o processo fosse mais rápido.
Mais evidências de buracos negros
Simultaneamente, os astrónomos têm analisado os espetros dos “pequenos pontos vermelhos” descobertos com o Webb, tendo os investigadores da equipa do CEERS e outros levantamentos encontrado evidências de hidrogénio gasoso em movimento rápido, uma assinatura dos discos de acreção dos buracos negros. Isto apoia a ideia de que pelo menos parte da luz proveniente destes objetos vermelhos e compactos provém de gás que gira em torno de buracos negros e não de estrelas – reforçando a conclusão de Chworowsky e da sua equipa de que provavelmente não são tão massivas como os astrónomos pensavam inicialmente. No entanto, estão a chegar mais observações destes intrigantes objetos, que deverão ajudar a resolver o enigma sobre a quantidade de luz que provém das estrelas e não do gás em torno dos buracos negros.
Muitas vezes, em ciência, quando se responde a uma pergunta, isso leva a novas perguntas. Embora Chworowsky e os seus colegas tenham demonstrado que o modelo padrão da cosmologia provavelmente não foi quebrado, o seu trabalho aponta para a necessidade de novas ideias sobre a formação estelar.
“Por isso, ainda há uma sensação de intriga”, disse Chworowsky. “Nem tudo está totalmente compreendido. É isso que torna divertido fazer este tipo de ciência, porque seria um campo terrivelmente aborrecido se um artigo científico descobrisse tudo, ou se não houvesse mais perguntas para responder”.
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