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Um dos objetivos do Telescópio Espacial Webb era obter imagens das primeiras galáxias, dando-nos uma nova janela sobre como nosso Universo evoluiu entre o material denso e quente do Big Bang e seu presente cheio de estrelas e estruturas. E, assim que os dados começaram a chegar, as coisas pareciam muito promissoras, com fortes indícios de que estávamos captando galáxias como elas apareceram apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.
Mas algumas incertezas permaneceram, pois condições incomuns poderiam fazer com que uma galáxia muito mais recente tivesse características que a tornassem muito mais antiga. Esse pode ser o caso de uma galáxia que, de outra forma, seria a mais antiga já detectada .
Na terça-feira, foram divulgados dois artigos que encerram a questão, fornecendo um espectro completo de quatro galáxias iniciais e mostrando que todas datam claramente de apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang. Imagens das mesmas galáxias mostram que elas estão cheias de estrelas jovens que não possuem a maioria dos elementos mais pesados vistos no Universo atual.
Descobrir a idade das primeiras galáxias depende de encontrar uma característica específica na luz que as galáxias emitem. No início da história do Universo, a maior parte dele era preenchida com átomos de hidrogênio, que podem absorver fótons assim que tiverem energia suficiente para mover seu elétron para outros orbitais. Assim, embora uma galáxia primitiva emitisse amplamente em todo o espectro, haveria um corte acentuado no que é chamado de quebra de Lyman – quaisquer fótons mais energéticos do que isso seriam absorvidos pelo hidrogênio.
Os primeiros artigos publicados sobre as primeiras galáxias dependiam de diferentes filtros que permitiam a entrada em diferentes áreas do espectro infravermelho – os pesquisadores procuravam galáxias que estavam presentes em comprimentos de onda mais longos, mas desapareciam nos mais altos, sugerindo que a ruptura de Lyman estava nos comprimentos de onda permitidos. através do filtro de baixa energia.
Mas isso é um pouco inexato, pois os filtros cobrem uma faixa de comprimentos de onda – não podemos saber com certeza onde reside a quebra dentro dessa faixa. E, ao não capturar os detalhes do espectro, é possível que percamos informações que indiquem que o recurso que estamos vendo não é realmente a quebra de Lyman, o que pode permitir que uma galáxia mais próxima se disfarce como algo muito mais distante.
Assim, o novo trabalho usa o instrumento NIRSpec do Webb para capturar todo o espectro de um conjunto de galáxias em uma região do espaço que já havia sido fotografada pelo Hubble. Os novos artigos se concentram em quatro deles: dois identificados anteriormente pelo Hubble e dois novos dos dados do Webb.
Os espectros mostram claramente a quebra de Lyman em todos os quatro espectros. As galáxias variam em idade de 460 milhões de anos após o Big Bang a apenas 325 anos após o Big Bang. Esta última é a galáxia mais jovem a ter sua idade confirmada por espectroscopia. (Embora, novamente, haja algumas indicações de que visualizamos alguns ainda mais próximos do Big Bang.) Eles também são fracos o suficiente para que nunca tivéssemos um instrumento que pudesse ter obtido seus espectros antes de colocar o Webb no espaço .
Como são essas galáxias? Eles são relativamente pequenos, com cerca de 10 8 a 10 9 vezes a massa do Sol no valor das estrelas. Isso os torna semelhantes em tamanho à Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã em nosso grupo local. Mas eles estão formando estrelas em um ritmo aproximadamente equivalente à taxa da Via Láctea, que é cerca de 10 vezes a taxa de formação de estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães. Portanto, a formação estelar está ocorrendo em um ritmo acelerado.
As próprias estrelas também parecem ser extremamente jovens. Com base na imagem das galáxias, cerca de metade das estrelas nelas tem menos de 70 milhões de anos – talvez consideravelmente menos. Também há muito poucos elementos pesados ao redor, que teriam sido gerados por uma geração ainda mais antiga de estrelas. Pelo menos uma das galáxias tem menos de 10% dos elementos mais pesados vistos no Sol.
FONTES:
https://www.nature.com/articles/s41550-023-01918-w
https://www.nature.com/articles/s41550-023-01921-1
#JAMESWEBB #UNIVERSE
