Galáxia em quase ter-se-á formado nos primórdios do Universo e está a cerca de 13,4 mil milhões de anos-luz de distância da Terra
Os astrónomos fizeram a surpreendente descoberta de oxigénio e elementos como metais pesados na galáxia mais distante que se conhece. A galáxia está a 13,4 mil milhões de anos-luz de distância, o que significa que se formou nos primórdios do Universo.
Os astrónomos acreditam que o Big Bang criou o Universo há 13,8 mil milhões de anos.
A galáxia distante, invulgarmente grande e luminosa, denominada JADES-GS-z14-0, foi inicialmente detetada em janeiro de 2024 pelo Telescópio Espacial James Webb, que observa o Universo em luz infravermelha, invisível ao olho humano. O observatório espacial pode efetivamente recuar no tempo até ao início de uma era misteriosa chamada Aurora Cósmica, ou seja, as primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang, quando nasceram as primeiras galáxias, porque pode observar a luz que viajou durante milhares de milhões de anos através do espaço até à Terra.
A luz do JADES-GS-z14-0 demorou 13,4 mil milhões de anos a chegar ao nosso canto do Universo, pelo que o Webb e outros observatórios como o ALMA, ou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array no deserto do Atacama, no Chile, estão a ver a galáxia tal como era quando o Universo tinha apenas cerca de 300 milhões de anos.
Quando os astrónomos utilizaram o ALMA para dar seguimento às observações iniciais do Webb, ficaram surpreendidos ao encontrar a presença de oxigénio e metais pesados, porque a sua presença sugere que as galáxias se formaram mais rapidamente do que o esperado nos primórdios do Universo.
Os resultados das deteções do ALMA foram publicados na quinta-feira em estudos separados nas revistas The Astrophysical Journal e Astronomy & Astrophysics.
“É como encontrar um adolescente onde só se esperam bebés”, explica Sander Schouws, autor principal do estudo do The Astrophysical Journal e candidato a doutoramento no Observatório de Leiden da Universidade de Leiden, nos Países Baixos, num comunicado. “Os resultados mostram que a galáxia se formou muito rapidamente e está também a amadurecer rapidamente, acrescentando a um conjunto crescente de provas de que a formação de galáxias acontece muito mais depressa do que se esperava.”
O facto de a JADES-GS-z14-0 estar carregada de elementos pesados está a levar os astrónomos a questionar como eram realmente algumas das primeiras galáxias - bem como quantas mais poderão encontrar usando o Webb e o ALMA.
Uma luz brilhante leva a uma surpresa
Vários aspetos da JADES-GS-z14-0, incluindo o seu grande tamanho e brilho, provaram ser inesperados. Quando o Webb analisou 700 galáxias distantes, esta acabou por ser a terceira mais brilhante, apesar de ser a mais distante, disse Schouws. Mas espera-se que as galáxias mais antigas sejam mais pequenas e menos brilhantes porque o Universo era muito mais pequeno nessa altura.
“Em geral, as galáxias deste início do Universo são muito diferentes das famosas galáxias que conhecemos através das belas imagens do Hubble e do JWST”, diz Schouws por correio eletrónico. “São muito mais compactas, ricas em gás e confusas/desordenadas. As condições são mais extremas porque muitas estrelas estão a formar-se rapidamente num pequeno volume.”
As galáxias começam tipicamente a partir de enormes nuvens de gás que colapsam e rodam, enchendo-se de estrelas jovens que são em grande parte feitas de elementos leves como o hélio e o hidrogénio. À medida que as estrelas evoluem ao longo do tempo, criam elementos mais pesados, como o oxigénio e os metais, que se dispersam pela galáxia quando as estrelas explodem no fim da sua vida. Por sua vez, os elementos libertados pelas estrelas moribundas levam à formação de mais estrelas, bem como dos planetas que as orbitam.
Mas, nada na JADES-GS-z14-0 encaixa nesse modelo. Em vez disso, a galáxia contém 10 vezes mais elementos pesados do que o esperado, afirmam os autores do estudo.
“Estes elementos são produzidos por estrelas maciças e a grande quantidade de oxigénio sugere que já nasceram e morreram várias gerações de estrelas maciças”, refere o Dr. Stefano Carniani, professor assistente da Universidade de Paris.
Stefano Carniani, professor assistente na Scuola Normale Superiore de Pisa, Itália, e autor principal do estudo Astronomy & Astrophysics, num comunicado. “Em conclusão, (JADES-GS-z14-0) é mais madura do que o esperado e estes resultados implicam que a primeira geração de galáxias reuniu a sua massa muito rapidamente.”
A distância
A utilização do ALMA também permitiu aos investigadores confirmar a distância da galáxia, originalmente medida com o Webb, e aperfeiçoar as suas medições. Em conjunto, ambos os telescópios podem ser usados para estudar a formação e evolução das primeiras galáxias, explica Rychard Bouwens, professor associado da Universidade de Leiden e coautor do estudo no The Astrophysical Journal.
“Fiquei realmente surpreendido com esta deteção clara de oxigénio em JADES-GS-z14-0”, afirma Gergö Popping, astrónomo do Observatório Europeu do Sul no Centro Regional Europeu ALMA, em comunicado. Popping não participou em nenhum dos estudos.
“Isto sugere que as galáxias se podem formar mais rapidamente após o Big Bang do que se pensava anteriormente. Este resultado mostra o importante papel que o ALMA desempenha na descoberta das condições em que se formaram as primeiras galáxias do nosso Universo.”
Enquanto o Webb pode ajudar a identificar galáxias extremamente distantes, o ALMA pode fazer zoom para estudar o gás e a poeira no seu interior, detetando a luz infravermelha distante que emitem, disse Carniani. O estudo destas galáxias pode ajudar a esclarecer os muitos mistérios remanescentes da Aurora Cósmica, tais como o que ocorreu pouco depois do início do Universo e a identidade dos primeiros objetos celestes a aparecer.
Os autores do estudo acreditam que as primeiras galáxias podem ter formado mais estrelas, e estrelas a uma escala mais maciça, do que o esperado, o que também afetaria o brilho da galáxia em geral.
“É como queimar velas: podemos ter velas com um pavio largo que têm uma chama brilhante (estrelas maciças) ou podemos ter velas que ardem lenta e eficientemente (estrelas normais)”, aponta Schouws.
Mas, são necessárias mais observações para compreender exatamente o que os investigadores estão a ver, acrescenta.
A equipa quer determinar se a galáxia e a sua rápida evolução são verdadeiramente únicas, ou se há mais como ela no Universo primitivo, uma vez que um único objeto celeste não é suficiente para estabelecer um novo modelo de formação de galáxias, culmina Carniani.
