Os astrônomos que usam dados do Telescópio Espacial de James Webb da NASA identificaram dezenas de pequenas galáxias que desempenharam um papel estrelado em uma reforma cósmica que transformou o universo primitivo em que conhecemos hoje.
“Quando se trata de produzir luz ultravioleta, essas pequenas galáxias socam bem acima do seu peso”, disse Isak Wold, cientista assistente de pesquisa da Universidade Católica da América em Washington e Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “Nossa análise dessas galáxias minúsculas, mas poderosas, é 10 vezes mais sensível que os estudos anteriores, e mostra que eles existiam em números suficientes e empacotavam o poder ultravioleta suficiente para impulsionar essa reforma cósmica”.
Wold discutiu suas descobertas na quarta -feira na 246ª reunião da Sociedade Astronômica Americana de Anchorage, no Alasca. O estudo aproveitou a imagem existente coletada pelo instrumento Nircam (câmera do infravermelho próximo) da Webb, bem como novas observações feitas com seu instrumento NIRSPEC (espectrógrafo de infravermelho próximo).
As minúsculas galáxias foram descobertas por Wold e seus colegas de Goddard, Sangeeta Malhotra e James Rhoads, examinando imagens de Webb capturadas como parte do programa de observações da Ultadeep Nirspec e Nircam.
O projeto mapeou um cluster gigante de galáxia conhecido como Abell 2744, apelidado de cluster de Pandora, localizado a cerca de 4 bilhões de anos-luz de distância no escultor de constelação do sul. A massa do cluster forma uma lente gravitacional que amplia fontes distantes, aumentando o alcance já considerável de Webb.
Durante grande parte de seus primeiros bilhões de anos, o universo ficou imerso em uma névoa de gás hidrogênio neutro. Hoje, esse gás é ionizado – despojado de seus elétrons. Os astrônomos, que se referem a essa transformação como reionização, há muito se perguntam quais tipos de objetos eram mais responsáveis: grandes galáxias, pequenas galáxias ou buracos negros supermassivos em galáxias ativas. Como um de seus principais objetivos, a Webb da NASA foi projetada especificamente para abordar questões -chave sobre essa grande transição na história do universo.
Estudos recentes mostraram que pequenas galáxias submetidas a formação vigorosa de estrelas poderiam ter desempenhado um papel enorme. Tais galáxias são raras hoje, representando apenas 1% das pessoas ao nosso redor. Mas eles eram abundantes quando o universo tinha cerca de 800 milhões de anos, um astrônomos de época se refere como Redshift 7, quando a reionização estava em andamento.
A equipe procurou pequenas galáxias da era cósmica direita que mostrava sinais de formação de estrelas extrema, chamada Starbursts, em imagens de nircam do cluster.
“As galáxias de baixa massa reúnem menos gás de hidrogênio neutro ao redor deles, o que facilita a escapar da luz ultravioleta ionizante”, disse Rhoads. “Da mesma forma, os episódios de Starburst não apenas produzem uma luz ultravioleta abundante – eles também esculpam canais na matéria interestelar de uma galáxia que ajuda essa luz a quebrar”.
Os astrônomos procuraram fontes fortes de um comprimento de onda específico da luz que significa a presença de processos de alta energia: uma linha verde emitida por átomos de oxigênio que perderam dois elétrons. Originalmente emitido como luz visível no Cosmos primitivas, o brilho verde do oxigênio duplamente ionizado foi esticado para o infravermelho ao atravessar o universo em expansão e, eventualmente, atingir os instrumentos de Webb.
Essa técnica revelou 83 pequenas galáxias Starburst, à medida que aparecem quando o universo tinha 800 milhões de anos, ou cerca de 6% de sua idade atual de 13,8 bilhões de anos. A equipe selecionou 20 deles para uma inspeção mais profunda usando o NIRSpec.
“Essas galáxias são tão pequenas que, para construir a massa estelar equivalente de nossa própria galáxia da Via Láctea, você precisaria de 2.000 a 200.000 deles”, disse Malhotra. “Mas somos capazes de detectá -los por causa de nossa nova técnica de seleção de amostras combinada com a lente gravitacional”.
Tipos semelhantes de galáxias no universo atual, como ervilhas verdes, liberam cerca de 25% de sua luz ultravioleta ionizante no espaço circundante. Se as galáxias estelares de baixo massa exploradas por Wold e sua equipe liberarem uma quantidade semelhante, elas poderão explicar toda a luz ultravioleta necessária para converter o hidrogênio neutro do universo em sua forma ionizada.
O Telescópio espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. Webb está resolvendo mistérios em nosso sistema solar, olhando além para mundos distantes em torno de outras estrelas, e investigando as estruturas e origens misteriosas do nosso universo e nosso lugar nele. A Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e CSA (Canadian Space Agency).
