O mistério do nosso universo transparente foi resolvido!

 *Esta imagem do James Webley Space Telescope contém aprox. No centro desta imagem – a bolha rosa de seis pontas de luz – está o quasar J0100+2802, visto quando o universo tinha apenas 900 milhões de anos. Créditos: NASA, Agência Espacial Européia, Agência Espacial Canadense, Simon Lilly (ETH Zurich), Daiichi Kashino (Nagoya University), Jorit Matei (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roy Mackenzie (ETH Zurique), Alyssa Pagan (STScI), Ruari Mackenzie (ETH Zurique)*

Há muito tempo, quando o universo era jovem, era difícil enxergar. Durante o primeiro bilhão de anos após o Big Bang, o espaço entre estrelas e galáxias foi preenchido com nuvens de gás hidrogênio resfriado, que absorveu toda a luz. Como resultado, se alguma vida inteligente existisse naquela época, eles não veriam nada além de escuridão no espaço – nenhuma outra estrela ou galáxia seria visível para eles.

Então chegou um momento que os astrônomos chamaram de era da reionização, quando todo o gás hidrogênio passou de opaco a transparente à medida que esquentava e ionizava. Os astrônomos sabiam que esse processo acontecia (não veríamos o universo mesmo que não acontecesse). Até agora, porém, eles não tinham nenhuma evidência concreta de como isso aconteceu.

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Agora, uma equipe de pesquisadores – Emission Line Galaxies and Intergalactic Gas in the Age of Reionization, ou EIGER – liderada por Simon Lilly da ETH Zürich na Suíça, usou o Telescópio Espacial James Webb para resolver esse mistério.

Focalizando Webb em uma pequena região do espaço entre as constelações de Peixes e Andrômeda, a equipe apontou o telescópio diretamente para um antigo objeto brilhante conhecido como quasar J0100 + 2802. Um quasar é um buraco negro supermassivo no coração de uma galáxia que emite grandes quantidades de energia à medida que consome matéria.Quasares são alguns dos Um dos objetos mais brilhantes do universo.

A história continua

A impressão deste artista mostra como um quasar distante pode parecer de perto. Crédito: ESO/M. Kornmisser

No entanto, a equipe do EIGER não estava interessada apenas no quasar em si. Eles também usaram o Webb para observar como a luz do quasar se comporta ao passar pelos gases ao longo do caminho de J0100+2802 até os instrumentos do telescópio.

“À medida que a luz do quasar viajava em nossa direção através de diferentes trechos de gás, ela era absorvida pelo gás opaco ou se movia livremente pelo gás transparente”, disse. NASA disse.

Ao adicionar dados do Webb a observações semelhantes coletadas pelo Observatório W.M. Keck no Havaí, bem como pelo Very Large Telescope do ESO e pelo Telescópio Magellan no Observatório de Las Campanas, a equipe do EIGER comparou o comportamento da luz com as posições das primeiras galáxias visíveis ao longo da linha -de-vista para J0100+2802.

Fotografadas pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, essas seis galáxias apareceram como eram quando o universo tinha apenas 900 milhões de anos. Créditos: NASA, Agência Espacial Européia, Agência Espacial Canadense, Simon Lilly (ETH Zurich), Daiichi Kashino (Nagoya University), Jorit Matei (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roary Mackenzie (ETH Zurique); Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI) e Rawari Mackie

“[These early galaxies] mais caótico do que o do universo próximo”, Jorit Mate da ETH Zürich, principal autor do livro Um Dos três artigos da equipe baseados nessas observações, V Comunicado de imprensa. “Webb mostra que eles estavam formando estrelas ativamente e devem ter lançado muitas supernovas. Eles tinham um jovem bastante aventureiro!”

Os resultados revelaram que cada galáxia era cercada por um manto de gás quente, ionizado e transparente com um raio de dois milhões de anos-luz. Para uma noção de escala, o grande vizinho mais próximo da nossa galáxia, a Galáxia de Andrômeda, está a cerca de 2,5 milhões de anos-luz de distância.

“O Webb não apenas mostra claramente que essas regiões transparentes existem em torno das galáxias, mas também medimos seu tamanho”, disse Daichi Kashino, da Universidade de Nagoya, principal autor do livro. durar Dos trabalhos escritos pela equipe, ilustrados em Comunicado de imprensa. “Usando os dados do Webb, vemos galáxias reionizando o gás ao seu redor”.

Conforme resumido no gráfico abaixo, as primeiras galáxias do universo, elas próprias, foram responsáveis ​​por trazer a era da reionização.

As quatro fases da era da reionização. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)

À medida que passam por surtos de formação estelar e morte estelar através de supernovas, a radiação dessas galáxias é o que aquece e ioniza o gás hidrogênio, transformando-o de opaco em transparente. Essas bolhas de gás ionizado transparente então se expandiram e se fundiram, permitindo que a luz viajasse por todo o universo.

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Mais quebra-cabeças para resolver

Mesmo respondendo à pergunta sobre o que foi responsável pelo universo transparente que vemos hoje, essa equipe de pesquisadores também acrescentou outro mistério crescente sobre o início do universo.

Dado o que sabemos sobre a formação de estrelas e como as estrelas se agrupam em galáxias, os astrônomos pensaram que tinham uma boa ideia de quantas galáxias haviam encontrado no início do universo. mas, Os números revelados por Webb Muito excede essas expectativas.

“Esperávamos identificar algumas dezenas de galáxias que estiveram presentes durante a era da reionização – mas conseguimos identificar facilmente 117,” explicou Kashino.

Além disso, os dados coletados por Webb permitiram à equipe medir a massa do buraco negro supermassivo que alimenta o quasar J0100 + 2802. Eles descobriram que ele inclina as escalas cósmicas em cerca de 10 bilhões de vezes a massa do nosso Sol. Isso o torna o maior buraco negro supermassivo conhecido no início do universo.

Anna Christina Ehlers do MIT, principal autora do livro da equipe Terceiro papelpara a NASA.

“Este é outro mistério a ser resolvido!”

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