O Telescópio Espacial James Webb testemunha o amanhecer da luz das estrelas

O Telescópio Espacial James Webb mostra detalhes de uma fusão massiva de galáxias há 13 mil milhões de anos (a inclusão de outra galáxia primitiva mostra a importância das novas imagens do Telescópio Espacial James Webb). Crédito: Astro 3D

Notas principais de Telescópio Espacial James Webb Os resultados das primeiras fusões de galáxias indicam que as estrelas se formaram de forma mais rápida e eficiente do que se sabia anteriormente, revelando aglomerados estelares complexos e desafiando as teorias cosmológicas atuais.

• Galáxias e estrelas evoluíram mais rápido ainda a grande explosão Do que o esperado.
• Imagens detalhadas de uma das primeiras galáxias mostram que o crescimento foi muito mais rápido do que pensávamos.

Uma equipa de investigação internacional fez observações detalhadas sem precedentes da primeira fusão de galáxias de sempre. Eles sugerem que as estrelas evoluíram de forma mais rápida e eficiente do que pensávamos.

Eles usaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para observar o objeto massivo tal como existia 510 milhões de anos após o Big Bang – cerca de 13 bilhões de anos atrás.

“Quando fizemos estas observações, esta galáxia era 10 vezes maior do que qualquer outra galáxia descoberta no Universo primitivo,” diz o Dr. Kit Boyett, investigador ASTRO 3D em Primeiras Galáxias, da Universidade de Melbourne. Ele é o autor principal de um artigo publicado recentemente em Astronomia da natureza. O artigo inclui 27 autores de 19 instituições na Austrália, Tailândia, Itália, EUA, Japão, Dinamarca e China.

O Telescópio Espacial James Webb, lançado em 2021, permite aos astrónomos observar o Universo primitivo de formas que antes eram impossíveis. Objetos que apareceram como pontos únicos de luz através de telescópios anteriores, por exemplo telescópio espacial Hubblerevela sua complexidade.

O Telescópio Espacial James Webb mostra detalhes de uma enorme fusão de galáxias há 13 bilhões de anos. Crédito: Astro 3D

“É incrível ver o poder do Telescópio Espacial James Webb em fornecer uma visão detalhada das galáxias nos limites do universo observável, voltando assim no tempo”, diz o professor Michel Trinity, líder do assunto ASTRO 3D First Galaxies e líder do contrato na Universidade de Melbourne. O professor Trinity acrescenta: “Este observatório espacial muda a nossa compreensão da formação inicial de galáxias”.

As observações no presente artigo mostram uma galáxia que consiste em vários aglomerados com dois componentes no aglomerado principal e uma cauda longa, indicando uma fusão contínua de duas galáxias numa galáxia maior.

“A fusão ainda não terminou. Podemos dizer isso pelo fato de que ainda podemos ver dois objetos. A cauda longa é provavelmente o resultado de algum material sendo jogado de lado durante o processo de fusão. Quando dois objetos se fundem, eles se livram de alguma questão “, diz o Dr. Boyett. “Isso nos diz que há uma fusão e esta é a fusão mais distante de todos os tempos.”

Estas e outras observações utilizando o Telescópio Espacial James Webb estão a levar os astrofísicos a rever os seus modelos dos primeiros anos do Universo.

“Com James Webb, vemos mais objetos no universo primitivo do que esperávamos ver, e esses objetos também são mais massivos do que pensávamos”, diz o Dr. “A nossa cosmologia não está necessariamente errada, mas a nossa compreensão da rapidez com que as galáxias se formam pode estar, porque são maiores em tamanho do que pensávamos ser possível.”

Outras galáxias antigas. Crédito: Astro 3D

As descobertas da equipe do Dr. Boyett mostram que essas galáxias foram capazes de acumular massa muito rapidamente através da fusão.

Mas não foi apenas o tamanho das galáxias e a velocidade com que crescem que surpreenderam o Dr. Boyett. O seu artigo descreve pela primeira vez o número de estrelas que constituem as galáxias em fusão, outro detalhe tornado possível pelo Telescópio Espacial James Webb.

“Quando comparamos a nossa análise espectroscópica com a nossa imagem, descobrimos duas coisas que eram diferentes. A imagem disse-nos que o número de estrelas era pequeno, mas a espectroscopia falava de estrelas muito antigas. Mas acontece que ambas são verdadeiras,” Boyett diz. Porque não temos um grupo de estrelas, mas dois.”

“Os antigos residentes já estão lá há muito tempo e o que pensamos que está a acontecer é que a fusão de galáxias está a produzir novas estrelas e é isso que vemos nas imagens – novas estrelas em cima dos antigos residentes.”

A maioria dos estudos destes objetos distantes mostram estrelas muito jovens, mas isto acontece porque as estrelas mais jovens são mais brilhantes e, portanto, a sua luz domina os dados de imagem. No entanto, o Telescópio Espacial James Webb permite observações tão detalhadas que os dois grupos podem ser distinguidos.

“O facto é que a espectroscopia é tão detalhada que podemos ver as características subtis de estrelas antigas que na verdade nos dizem que há mais por aí do que pensamos”, diz o Dr.

“Isto não é totalmente surpreendente, pois sabemos que ao longo da história do Universo existem picos de formação de novas estrelas por várias razões, e isto leva a múltiplas populações.

“Mas esta é a primeira vez que realmente os vemos a esta distância.”

O artigo tem implicações importantes para a modelagem atual.

“Nossas simulações poderiam produzir um objeto semelhante ao que observamos, com aproximadamente a mesma idade do universo e com aproximadamente a mesma massa. No entanto, é extremamente raro. Muito raro, há apenas um deles em todo o modelo. A oportunidade de observar “Nossas observações sugerem que ou temos muita sorte ou que nossas simulações estão erradas, e esse tipo de coisa é mais comum do que pensamos.”

“Aquilo que pensamos que nos falta é que as estrelas estavam a formar-se de forma mais eficiente, e pode ser isso que precisamos de mudar nos nossos modelos.”

Referência: “Uma galáxia massiva em interação 510 milhões de anos após o Big Bang” por Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones. Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eros Vanzella e Benedetta Vulcani, 7 de março de 2024, Astronomia da natureza.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7