Astrônomos fizeram a surpreendente descoberta de oxigênio e elementos como metais pesados na galáxia mais distante conhecida.
A galáxia está a 13,4 bilhões de anos-luz de distância, o que significa que se formou nos primeiros dias do universo. Os astrônomos acreditam que o big bang, que criou o universo, aconteceu há 13,8 bilhões de anos.
A galáxia distante, anormalmente grande e luminosa, chamada JADES-GS-z14-0, foi detectada inicialmente em janeiro de 2024 usando o Telescópio Espacial James Webb, que observa o universo em luz infravermelha invisível ao olho humano.
O observatório espacial pôde efetivamente olhar de volta no tempo para o início de uma era misteriosa chamada Amanhecer Cósmico, ou as primeiras centenas de milhões de anos após o big bang, quando as primeiras galáxias nasceram, porque ele pode observar a luz que viajou por bilhões de anos pelo espaço até a Terra.
A luz do JADES-GS-z14-0 levou 13,4 bilhões de anos para chegar ao nosso canto do universo, então Webb e outros observatórios como o Alma, ou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array no Deserto do Atacama, no Chile, estão vendo a galáxia como ela era quando o universo tinha apenas cerca de 300 milhões de anos.
Quando os astrônomos usaram o Alma para dar continuidade às observações iniciais de Webb, eles ficaram surpresos ao descobrir a presença de oxigênio e metais pesados, porque sua presença sugere que as galáxias se formaram mais rapidamente do que o esperado nos primeiros dias do universo.
Os resultados das detecções do observatório foram publicados nesta quinta-feira (20) em estudos separados no The Astrophysical Journal e Astronomy & Astrophysics.
“É como encontrar um adolescente onde você só esperaria bebês”, disse Sander Schouws, autor principal do estudo do The Astrophysical Journal e candidato a doutorado no Observatório de Leiden na Universidade de Leiden, na Holanda, em uma declaração.
“Os resultados mostram que a galáxia se formou muito rapidamente e também está amadurecendo rapidamente, somando-se a um crescente corpo de evidências de que a formação de galáxias acontece muito mais rápido do que o esperado.”
O fato de JADES-GS-z14-0 estar carregado de elementos pesados está fazendo com que os astrônomos questionem como algumas das primeiras galáxias realmente eram — e quantas outras eles podem encontrar usando Webb e ALMA.
Uma luz brilhante leva a uma surpresa
Vários aspectos do JADES-GS-z14-0, incluindo seu grande tamanho e brilho, provaram ser inesperados. Como Webb pesquisou 700 galáxias distantes, esta acabou sendo a terceira mais brilhante, apesar de ser a mais distante, disse Schouws. Mas espera-se que as galáxias mais antigas sejam menores e mais fracas porque o universo era muito menor na época.
“Em geral, galáxias tão antigas no universo são muito diferentes das famosas galáxias que conhecemos das belas imagens do Hubble e do JWST”, disse Schouws em um e-mail. “Elas são muito mais compactas, ricas em gás e confusas/desordenadas. As condições são mais extremas porque muitas estrelas estão se formando rapidamente em um pequeno volume.”
As galáxias geralmente começam a partir de enormes nuvens de gás que colapsam e giram, enchendo-se de estrelas jovens que são na maioria feitas de elementos leves, como hélio e hidrogênio.
À medida que as estrelas evoluem ao longo do tempo, elas criam elementos mais pesados, como oxigênio e metais, que se dispersam pela galáxia à medida que as estrelas explodem no final de sua vida útil. Por sua vez, os elementos liberados por estrelas moribundas levam à formação de mais estrelas, bem como dos planetas que as orbitam.
Mas nada sobre JADES-GS-z14-0 se encaixa nesse modelo. Em vez disso, a galáxia contém 10 vezes mais elementos pesados do que o esperado, disseram os autores do estudo.
“Tais elementos são produzidos por estrelas massivas e a abundância de oxigênio sugere que várias gerações de estrelas massivas já nasceram e morreram”, disse o Dr. Stefano Carniani, professor assistente na Scuola Normale Superiore de Pisa, na Itália, e autor principal do estudo Astronomy & Astrophysics, em uma declaração.
“Em conclusão, (JADES-GS-z14-0) é mais maduro do que o esperado e esses resultados implicam que a primeira geração de galáxias reuniu sua massa muito rapidamente.”
Indo até o fim
Usar o Alma também permitiu que os pesquisadores confirmassem a distância da galáxia, originalmente medida usando o Webb, e refinassem suas medições. Juntos, ambos os telescópios podem ser usados para estudar a formação e a evolução das primeiras galáxias, disse Rychard Bouwens, professor associado da Universidade de Leiden e coautor do estudo no The Astrophysical Journal.
“Fiquei realmente surpreso com essa detecção clara de oxigênio em JADES-GS-z14-0”, disse Gergö Popping, astrônomo do Observatório Europeu do Sul no Centro Regional Europeu ALMA, em uma declaração. Popping não participou de nenhum dos estudos.
“Isso sugere que as galáxias podem se formar mais rapidamente após o Big Bang do que se pensava anteriormente. Este resultado mostra o papel importante que o Alma desempenha em desvendar as condições sob as quais as primeiras galáxias em nosso Universo se formaram.”
Enquanto Webb pode ajudar a identificar galáxias extremamente distantes, o Alma pode ampliar para estudar o gás e a poeira dentro delas detectando a luz infravermelha distante que elas emitem, disse Carniani. Estudar tais galáxias pode ajudar a lançar luz sobre os muitos mistérios restantes do Amanhecer Cósmico, como o que ocorreu logo após o universo começar e as identidades dos primeiros objetos celestes a aparecer.
Os autores do estudo acreditam que as primeiras galáxias podem ter formado mais estrelas, e estrelas em uma escala maior, do que o esperado, o que também afetaria o brilho da galáxia em geral.
“É como acender velas: você pode ter velas com um pavio largo que têm uma chama brilhante (estrelas massivas) ou pode ter velas que queimam lenta e eficientemente (estrelas normais)”, disse Schouws.
Mas mais observações são necessárias para entender exatamente o que os pesquisadores estão vendo, disse ele.
A equipe quer determinar se a galáxia e sua rápida evolução são realmente únicas, ou se há mais como ela no universo primitivo, já que um único objeto celeste não é suficiente para estabelecer um novo modelo de formação de galáxias, disse Carniani.
Veja também: Telescópio Hubble da Nasa captura nova foto da galáxia
Galáxia parecida com sombreiro é registrada pelo James Webb; veja
Este conteúdo foi originalmente publicado em Astrônomos detectam oxigênio na galáxia mais distante já encontrada no site CNN Brasil.
