Os astrônomos agora estão descobrindo galáxias distantes que quebram recordes às dúzias, enquanto vasculham o tesouro de dados agora sendo coletados pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST ou Webb). Entre eles estão várias galáxias que datam de pouco mais de 200 milhões de anos após o Big Bang.
Antes do lançamento do Telescópio Espacial James Webba galáxia confirmada mais distante conhecida era GN-z11que os astrônomos viram como era cerca de 420 milhões de anos após a Big Bangdando-lhe o que os astrônomos chamam de redshift de 11,6. (Redshift descreve o quanto a luz proveniente de uma galáxia foi esticada como o uuniverso se expande. Quanto maior o desvio para o vermelho, mais para trás no tempo vemos uma galáxia.)
Apenas uma semana após o lançamento do primeiras imagens científicas do JWST, os astrônomos estavam relatando a detecção de galáxias em redshift 13, o que equivale a cerca de 300 milhões de anos após o Big Bang. Agora, uma nova onda de resultados científicos está ultrapassando esse recorde, com alguns astrônomos relatando a detecção de galáxias até um redshift de 20. Se for verdade, então estamos vendo essas galáxias como existiam cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang.
Galeria: Primeiras fotos do Telescópio Espacial James Webb
Isso é um grande se: neste estágio, nenhum desses valores de redshift é confirmado. Para confirmar as distâncias dessas galáxias, será necessária uma análise espectroscópica, que divide a luz de um objeto no que os cientistas chamam de espectro. Essa análise virá mais tarde. No entanto, parece claro que o JWST é totalmente capaz de detectar galáxias dessa era há muito perdida.
As galáxias foram detectadas usando diferentes técnicas. Astrônomos liderados por Haojing Yan da Universidade de Missouri-Columbia usaram o lente gravitacional criado pelo aglomerado de galáxias SMACS J0723 para detectar 88 galáxias candidatas além de um desvio para o vermelho de 11, incluindo um punhado estimado em um desvio para o vermelho de 20. Se validadas, essas galáxias seriam, de longe, as mais distantes já detectadas. Por causa da expansão cósmica, hoje essas galáxias estariam a mais de 35 bilhões de anos-luz de distância de nós.
Dois outros artigos relatam a descoberta de galáxias com alto desvio para o vermelho em trechos do céu onde o JWST simplesmente fez exposições profundas, sem recorrer a lentes gravitacionais. Essas imagens fazem parte da pesquisa Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), que consiste em imagens de 10 diferentes partes do céu pela Near-Infrared Camera (NIRCam) do JWST. JWST’s Espectrógrafo de infravermelho próximo (NIRSpec) junta-se às observações de seis dessas manchas, enquanto o Mid-Infrared Instrument (MIRI) do telescópio espacial estuda quatro.
Uma equipe de astrônomos, liderada pelo Ph.D. O estudante Callum Donnan, da Universidade de Edimburgo, encontrou uma galáxia candidata com um desvio para o vermelho de 16,7, o que equivale a apenas 250 milhões de anos após o Big Bang. A equipe também encontrou cinco outras galáxias com redshift maior que 12, todas elas excedendo o recorde de redshift estabelecido pelo predecessor do JWST e agora colega, o telescópio espacial Hubble.
Enquanto isso, usando as mesmas observações do CEERS, outra equipe liderada por Steven Finkelstein, da Universidade do Texas em Austin, descobriu uma galáxia com um desvio para o vermelho de 14,3, colocando-a 280 milhões de anos após o Big Bang, que os pesquisadores chamaram de “Galáxia de Maisie”. depois da filha de Finkelstein. Os astrônomos descobriram que esta galáxia também pode ter sido vista pelo Telescópio Espacial Hubble, mas não reconhecida na época. Se um olhar mais atento aos dados arquivados revelar a galáxia, então a Galáxia de Maisie deve produzir uma luz ultravioleta muito forte a partir de uma poderosa explosão de formação estelar para que o Hubble a tenha detectado.
De fato, todos os candidatos a galáxias distantes apresentam evidências de forte emissão de luz ultravioleta, o suficiente para possivelmente resolver o debate sobre o que ionizou o gás hidrogênio no universo, pondo fim ao chamado “Idade das Trevas Cósmica.” Ao longo dos anos, os astrônomos sugeriram causas que vão desde a radiação das primeiras estrelas e galáxias até os fluxos de radiação dos primeiros buracos negros supermassivos.
Em seu artigo, a equipe de Donnan calcula a “função de luminosidade ultravioleta da galáxia” entre os desvios para o vermelho de 8 e 15. Essa função é uma média da quantidade de luz ultravioleta associada às galáxias em qualquer época específica. O valor está fortemente ligado à formação de estrelas, porque quanto mais estrelas jovens quentes estão sendo formadas em uma galáxia, mais luz ultravioleta ela emite. A equipe de Donnan concluiu que há radiação ultravioleta mais do que suficiente sendo produzida pelas estrelas nessas primeiras galáxias para ionizar o universo.
A infinidade de galáxias de alto desvio para o vermelho que estão sendo descobertas podem ser consideradas bebês cósmicos. Essas galáxias abrangem apenas 1.000 anos-luz de diâmetro e contêm apenas dezenas de milhões de estrelas; as galáxias modernas podem hospedar centenas de bilhões de estrelas. Os astrônomos estimam que os bebês cósmicos tenham menos de 100 milhões de anos e possivelmente tão jovens quanto 20 milhões de anos.
Os cientistas ainda não identificaram nenhuma das primeiras galáxias do universo, que podem estar no redshift 25 ou além. Ainda assim, as novas detecções representam gerações de galáxias que se seguiram de perto e que os cientistas veem nos estágios iniciais de desenvolvimento.
A quantidade de luz ultravioleta (desviada para os comprimentos de onda mais longos do infravermelho, tornando-a visível para o JWST), juntamente com a abundância de galáxias com alto desvio para o vermelho que está encontrando tão cedo em sua missão, sugere que as galáxias eram abundantes na história mais antiga da Terra. o universo. Ao contrário de algumas expectativas, a taxa de formação de estrelas pode diminuir gradualmente quanto mais retrocedermos no tempo, em vez de haver uma queda acentuada além do redshift 11.
“Se a espectroscopia de acompanhamento validar [these redshifts], [it means that] nosso universo já estava cheio de galáxias menos de 300 milhões de anos após o Big Bang”, escreveu a equipe de Finkelstein em seu artigo.
Agora que o JWST descobriu essas fortes candidatas a galáxias a grandes distâncias, as próximas questões são quanto mais distante no tempo o JWST pode ver e se será suficiente para descobrir as primeiras galáxias que existiram, talvez apenas 100 milhões de anos após o Big Bang. . Tal descoberta exigiria uma grande dose de sorte, uma vez que dependeria de lentes gravitacionais fortuitas para trazer galáxias primordiais à vista.
O jornal Yan pode ser encontrado aqui; o papel de Donnan aqui; e o papel de Finkelstein aqui.
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