Webb fotografa enxames estelares no “arco Cosmic Gems”

Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para descobrir enxames de estrelas ligadas gravitacionalmente quando o Universo tinha 460 milhões de anos. Esta é a primeira descoberta de enxames estelares numa galáxia jovem, menos de 500 milhões de anos após o Big Bang.

As galáxias jovens do Universo primitivo passaram por fases significativas de formação estelar explosiva, gerando quantidades substanciais de radiação ionizante. No entanto, devido às suas distâncias cosmológicas, os estudos diretos do seu conteúdo estelar têm-se revelado um desafio. Usando o Webb, uma equipa internacional de astrónomos detetou cinco jovens enxames estelares massivos no “arco Cosmic Gems” (SPT0615-JD1), uma galáxia sob um forte efeito de lente gravitacional que emitiu luz quando o Universo tinha cerca de 460 milhões de anos.

O arco Cosmic Gems foi inicialmente descoberto em imagens do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA obtidas pelo programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) do enxame de galáxias, com lentes, SPT-CL J0615-5746.

“Pensa-se que estas galáxias são a principal fonte da intensa radiação que reionizou o Universo primitivo”, partilhou a autora principal Angela Adamo da Universidade de Estocolmo e do Centro Oskar Klein na Suécia. “O arco Cosmic Gems é especial porque, graças à lente gravitacional, podemos resolver a galáxia até à escala de parsecs!”

Com o Webb, a equipa científica pode agora ver onde as estrelas se formaram e como estão distribuídas, de forma semelhante à utilizada pelo Telescópio Espacial Hubble para estudar as galáxias locais. A visão do Webb fornece uma oportunidade única para estudar a formação estelar e o funcionamento interno de galáxias infantis a uma distância sem precedentes.

“A incrível sensibilidade e resolução angular do Webb nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, combinadas com a lente gravitacional proporcionada pelo enorme enxame de galáxias em primeiro plano, permitiram esta descoberta”, explicou Larry Bradley, do STScI (Space Telescope Science Institute) e investigador principal do programa de observação do Webb que captou estes dados. “Nenhum outro telescópio poderia ter feito esta descoberta”.

“A surpresa e o espanto foram incríveis quando abrimos as imagens do Webb pela primeira vez”, acrescentou Adamo. “Vimos uma pequena cadeia de pontos brilhantes, espelhados de um lado para o outro – estas joias cósmicas são enxames de estrelas! Sem o Webb não teríamos sabido que estávamos a olhar para enxames de estrelas numa galáxia tão jovem!”

Na nossa Via Láctea vemos antigos enxames globulares, que estão ligados pela gravidade e que sobreviveram durante milhares de milhões de anos. São relíquias antigas da intensa formação de estrelas no Universo primitivo, mas não se sabe bem onde e quando é que estes enxames se formaram. A deteção de enxames massivos de estrelas jovens no arco Cosmic Gems dá-nos uma excelente visão das fases iniciais de um processo que pode vir a formar enxames globulares. Os enxames recém-detetados no arco são massivos, densos e localizados numa região muito pequena da sua galáxia, mas também contribuem com a maior parte da luz ultravioleta proveniente da sua galáxia hospedeira. Os enxames são significativamente mais densos do que os enxames estelares mais próximos. Esta descoberta ajudará os cientistas a compreender melhor como é que as galáxias infantis formaram as suas estrelas e onde se formaram os enxames globulares.

A equipa salienta que esta descoberta liga uma variedade de campos científicos. “Estes resultados fornecem evidências diretas que indicam que os protoenxames globulares se formaram em galáxias ténues durante a era da reionização, o que contribui para a nossa compreensão de como estas galáxias conseguiram reionizar o Universo”, explicou Adamo. “Esta descoberta também coloca restrições importantes na formação dos enxames globulares e nas suas propriedades iniciais. Por exemplo, as altas densidades estelares encontradas nos enxames fornecem-nos a primeira indicação dos processos que ocorrem nos seus interiores, fornecendo novos conhecimentos sobre a possível formação de estrelas muito massivas e de ‘sementes’ dos buracos negros, que são ambos importantes para a evolução das galáxias.”

No futuro, a equipa espera construir uma amostra de galáxias para as quais seja possível obter resoluções semelhantes. “Estou confiante de que há outros sistemas como este à espera de serem descobertos no Universo primitivo, permitindo-nos aprofundar a nossa compreensão das galáxias primitivas”, disse Eros Vanzella do INAF-OAS (Istituto Nazionale di Astrofisica – Osservatorio di astrofisica e scienza dello spazio) de Bolonha, Itália, um dos principais colaboradores do trabalho.

Entretanto, a equipa está a preparar-se para mais observações e espetroscopia com o Webb. “Planeamos estudar esta galáxia com os instrumentos NIRSpec e MIRI do Webb no Ciclo 3,” acrescentou Bradley. “As observações do NIRSpec permitir-nos-ão confirmar o desvio para o vermelho da galáxia e estudar a emissão ultravioleta dos enxames de estrelas, que será usada para estudar as suas propriedades físicas em mais pormenor. As observações MIRI permitirão estudar as propriedades do gás ionizado. As observações espetroscópicas também nos permitirão mapear espacialmente o ritmo de formação estelar”.

Estes resultados foram publicados na revista Nature. Os dados Webb foram obtidos no âmbito do programa de observação #4212.

// ESA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// Universidade do Estado do Arizona (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

SPT0615-JD1:
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Enxames globulares:
Wikipedia

Formação estelar:
Wikipedia

Lentes gravitacionais:
Wikipedia

Enxames galácticos:
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