O 'Telescópio Espacial James Webb' Descobre as Duas Galáxias Mais Antigas Já Observadas

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No dia de ontem (31/05), o Blog do Astrônomo noticiou que o 'Telescópio Espacial James Webb (JWST)', de US$ 10 bilhões, havia descoberta duas das galáxias mais antigas e distantes já observadas, continuando assim a quebrar os recordes estabelecidos anteriormente.

 

Segundo a nota do Blog, a galáxia mais distante, JADES-GS-z14-0, é vista como era cerca de 300 milhões de anos após o Big Bang, existindo pelo menos 100 milhões de anos antes da detentora do recorde anterior. Isso significa que a luz que o JWST viu dessa galáxia primordial viajou por 13,5 bilhões de anos para chegar até nós. Ela foi descoberta junto com JADES-GS-z14-1, que ocupa o segundo lugar na classificação das galáxias mais antigas já vistas pela humanidade.

 

O anúncio das descobertas, feitas em outubro de 2023 e janeiro de 2024, são os mais recentes desenvolvimentos da Pesquisa Extragaláctica Profunda Avançada (Advanced Deep Extragalactic Survey, JADES), do JWST, que investiga os primórdio do Universo.

 

‘Essas galáxias se unem a uma população pequena, mas crescente, de galáxias do primeiro meio bilhão de anos da história cósmica, onde podemos realmente sondar as populações estelares e os padrões distintos de elementos químicos dentro delas”, disse o membro da equipe e cientista do Kavli Institute for Cosmology, Francesco D’Eugenio.

 

Fonte: Blog do Astrônomo

Galáxia JADES-GS-z14-0, observada pelo Telescópio Espacial James Webb (NASA, ESA, CSA, STSCI, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), P. Cargile (CfA)).

 

Brilho - No entanto, a JADES-GS-z14-0 não é notável apenas pela sua distância da Terra e pelo fato de ter existido muito cedo na história do cosmos. Com cerca de 1.600 anos-luz, essa galáxia também é notável por seu tamanho e brilho.

 

“O tamanho da galáxia prova claramente que a maior parte da luz está sendo produzida por um grande número de estrelas jovens, em vez de material caindo em um buraco negro supermassivo no centro da galáxia, o que a faria parecer muito menor”, disse o líder da equipe do JADES, Daniel Eisenstein, do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (CfA).

 

O brilho extremo e o fato de que essa luminosidade é alimentada por estrelas jovens significam que a galáxia representa a evidência mais impressionante da rápida formação de galáxias grandes e maciças no universo primitivo encontrada até agora.

 

Ben Johnson, membro da equipe do JADES e pesquisador da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, acrescentou que o JADES-GS-z14-0 mostra que a formação de galáxias no universo primitivo foi muito rápida e intensa.

 

“O JWST nos permitirá encontrar mais dessas galáxias, talvez quando o universo era ainda mais jovem”, disse ele. “É uma oportunidade maravilhosa de estudar como as galáxias começaram.”

 

Infravermelho - O JWST é hábil na observação de galáxias primitivas graças à alta sensibilidade ao infravermelho de seus instrumentos, especialmente seu gerador de imagens primário, a Câmera de Infravermelho Próximo (NIRCam).

 

A luz deixa essas galáxias com uma ampla gama de comprimentos de onda semelhante à luz das galáxias mais próximas da Via Láctea. A jornada de bilhões de anos a transforma em luz de energia mais baixa e comprimento de onda mais longo, nas regiões do infravermelho no espectro eletromagnético.

 

A própria expansão do espaço “estica” essas ondas, deslocando a luz para o lado vermelho do espectro. Daí o nome do fenômeno: desvio para o vermelho – em inglês, redshift.

 

As galáxias que estão mais distantes precisam atravessar mais espaço antes que sua luz chegue até nós e, portanto, essa luz experimenta mais desvio para o vermelho. O desvio, denotado como z, pode, portanto, ser usado para medir a distância de objetos celestes com espectro conhecido. E como a luz leva um tempo finito para viajar, essa distância pode ser usada para calcular há quanto tempo essas galáxias existiam como as vemos.

 

JADES-GS-z14-0 tem z = 14,32, enquanto JADES-GS-z13-0 tem z = 13,2. Isso a coloca 400 milhões de anos após o Big Bang – quebrando o recorde, com o JWST enxergando mais 100 milhões de anos atrás no tempo.

 

“JADES-GS-z14-0 agora se torna o arquétipo desse fenômeno”, disse Stefano Carniani, membro da equipe de colaboração da JADES, da Scuola Normale Superiore. ‘É impressionante que o universo possa criar uma galáxia assim em apenas 300 milhões de anos.”

 

Fonte: Blog do Astrônomo

O espectro com desvio para o vermelho de JADES-GS-z14-0, medido pelo instrumento Espectrômeto de Infravermelho Próximo (NIRSpec) do JWST (NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STSCI); ciência: S. Carniani (Scuola Normale Superiore), Colaboração JADES).

 

Surpresas - Nem tudo sobre JADES-GS-z14-0 ficou imediatamente claro para a equipe do JADES e alguns elementos podem confundir nossa imagem do cosmos primitivo.

 

Quando foi detectada pela primeira vez, ela estava tão próxima de uma galáxia em primeiro plano mais próxima que a equipe suspeitou que elas poderiam ser vizinhas celestiais. Essa ideia foi derrubada em outubro do ano passado, quando a equipe passou cinco dias realizando uma análise profunda da JADES-GS-z14-0 com a NIRCam. A aplicação de filtros especificamente adaptados para identificar galáxias primitivas confirmou a distância extrema.

 

“Simplesmente não conseguimos ver nenhuma maneira plausível de explicar essa galáxia como sendo meramente uma vizinha da galáxia mais próxima”, disse Kevin Hainline, membro da equipe do JADES e pesquisador da Universidade do Arizona.

 

A galáxia também surpreendeu seus descobridores porque sua luz é ainda mais vermelha do que o esperado. Isso se deve ao fato de que sua luz está sendo “avermelhada” pela poeira dentro da galáxia, que se tornará os blocos de construção das estrelas que ajudarão essa galáxia a crescer ainda mais. (Ou já ajudaram, a depender do seu ponto de vista.)

 

Outra surpresa foi a descoberta de oxigênio na JADES-GS-z14-0. Os elementos mais pesados do que o hidrogênio e o hélio são forjados pelas estrelas durante suas vidas e depois distribuídos pelas galáxias quando essas estrelas explodem. A observação de oxigênio pode indicar que pelo menos uma geração de estrelas já viveu e morreu nessa galáxia muito antiga.

 

“Todas essas observações, em conjunto, nos dizem que JADES-GS-z14-0 não é como os tipos de galáxias que foram previstas por modelos teóricos e simulações de computador para existirem no universo muito antigo”, disse o pesquisador da JADES, Jake Helton, do Observatório Steward e da Universidade do Arizona.

 

‘Dado o brilho observado da fonte, podemos prever como ela pode crescer ao longo do tempo cósmico e, até agora, não encontramos nenhum análogo adequado nas centenas de outras galáxias que observamos em alto redshift em nossa pesquisa.”

 

Helton acrescentou que, dada a região relativamente pequena do céu que o JWST pesquisou para encontrar a a galáxia, sua descoberta tem implicações profundas para o número previsto de galáxias brilhantes que vemos no universo primitivo.

 

“É provável que astrônomos encontrem muitas dessas galáxias luminosas, possivelmente em épocas ainda mais antigas, na próxima década com o JWST”, comentou. “Estamos entusiasmados em ver a extraordinária diversidade de galáxias que existiam na aurora cósmica!

 

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