Telescópio descobre formação das primeiras galáxias do Universo

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) descobriu o que podem ser os primeiros aglomerados estelares do universo. O equipamento avistou os cinco aglomerados protoglobulares — enxames de milhões de estrelas unidas pela gravidade — dentro do arco das Joias Cósmicas, uma galáxia que se formou apenas 460 milhões de anos após o Big Bang .

O arco das Joias Cósmicas recebe esse nome por causa de sua aparência: quando vista do nosso sistema solar, a galáxia repleta de estrelas parece um crescente fino como um fio de cabelo devido à poderosa influência gravitacional de uma galáxia em primeiro plano, que amplia e distorce a aparência da galáxia distante.

A galáxia é a região mais ampliada vista nos primeiros 500 milhões de anos do nosso universo, dando aos astrônomos uma janela sem precedentes sobre como as agitações das primeiras estrelas esculpiram as galáxias durante o amanhecer cósmico.

O amanhecer cósmico é o tempo que abrange o primeiro bilhão de anos do universo. Aproximadamente 400 milhões de anos após o Big Bang, a Época da Reionização começou, na qual a luz das estrelas nascentes despojou o hidrogênio de seus elétrons, levando a uma remodelação fundamental das estruturas das galáxias .

“O universo primitivo não é nada como esperávamos”, disse a primeira autora do estudo, Angela Adamo , astrônoma da Universidade de Estocolmo, ao Live Science. “As galáxias são mais luminosas, formam estrelas em velocidades alucinantes e o fazem em aglomerados estelares massivos e densos. Estamos construindo uma nova compreensão de como as primeiras galáxias se formaram.”

Luzes acesas
À medida que as estrelas se formam, elas expelem material na forma de ventos e jatos de plasma ionizado — um processo conhecido como feedback estelar.
“Para formar esses 5 aglomerados de estrelas, essa pequena galáxia teve que fazê-lo com eficiência muito alta”, disse Adamo. “O feedback estelar das estrelas nos aglomerados de estrelas deve ter sido tremendo.”

Cientistas descobriram o arco Cosmic Gems em 2018 usando o Telescópio Espacial Hubble. Normalmente, galáxias de um tempo tão antigo emitem luz que é muito fraca para ser detectada por telescópios. Mas um fenômeno chamado lente gravitacional pode ajudar os astrônomos a vê-las.

Como Einstein descreveu em sua teoria da relatividade geral , a gravidade é a curvatura e distorção do espaço-tempo na presença de matéria e energia. Este espaço curvo, por sua vez, define as regras de como a energia e a matéria se movem.

Isso significa que, embora a luz viaje em linha reta, ela pode ser dobrada e ampliada pela presença da gravidade. Nesse caso, a galáxia SPT-CL J0615-5746 fica entre o arco Cosmic Gems e nosso sistema solar, dobrando e ampliando a luz da galáxia primitiva para que ela possa ser vista por telescópios.

Ao apontar o JWST para essa região do espaço curvo, os astrônomos observaram o arco das Joias Cósmicas em detalhes sem precedentes, resolvendo os cinco aglomerados globulares aninhados dentro. Eles descobriram que os aglomerados eram incrivelmente densos, sendo aproximadamente três ordens de magnitude mais densos do que as regiões de formação de estrelas observadas mais perto da Terra.

Os aglomerados estão entre os primeiros a serem observados. Mas ainda não está claro se eles são os primeiros a existir, disse Adamo.

“Em princípio, eu esperaria que a formação de estrelas ocorresse de forma aglomerada, mesmo em galáxias bastante primordiais”, ela acrescentou. “Mas para formar aglomerados protoglobulares [massivos], a galáxia hospedeira precisa ser capaz de criar e reter massa suficiente em gás. Então, tudo depende de quão rápido as galáxias primordiais podem crescer.”

Para aprender mais sobre as primeiras brasas do cosmos na região, os pesquisadores farão uma análise espectroscópica usando o JWST. Isso permitirá que os astrônomos reconstruam as propriedades físicas dos aglomerados, restrinjam ainda mais suas idades e tracem o impacto que as estrelas dos aglomerados tiveram em sua galáxia mais ampla.