Telescópio Webb revela o nascimento de galáxias, como o Universo se tornou transparente

Um estudo liderado pela UCLA (Universidade da Califórnia, Los Angeles), e publicado numa edição especial da revista The Astrophysical Journal, relata que as primeiras galáxias eram bolas de fogo cósmicas que convertiam gás em estrelas a velocidades estonteantes e em toda a sua extensão.

A investigação, baseada em dados do Telescópio Espacial James Webb, é o primeiro estudo sobre a forma e estrutura dessas galáxias. Mostra que não eram nada como as galáxias atuais em que a formação estelar está confinada a pequenas regiões, tais como na direção da constelação de Orionte na nossa própria Galáxia, a Via Láctea.

“Estamos a ver galáxias formarem novas estrelas a um ritmo eletrizante”, disse Tommaso Treu, o autor principal do estudo, professor de física e astronomia da UCLA. “A incrível resolução do Webb permite-nos estudar estas galáxias com detalhes sem precedentes e vemos toda esta formação estelar a ocorrer dentro das regiões destas galáxias”.

Treu dirige o projeto GLASS-JWST, pertencendo ao programa ERS (Early Release Science) do Webb, cujos primeiros resultados são o tema da edição especial da revista. Outro estudo conduzido pela UCLA, presente na edição, descobriu que as galáxias que se formaram logo após o Big Bang – em menos de mil milhões de anos – poderiam ter começado a queimar os restos de hidrogénio absorvente de fotões, dando luz a um Universo escuro.

“Até os nossos melhores telescópios tiveram dificuldade em confirmar as distâncias destas galáxias, por isso não sabíamos se tornavam o Universo transparente ou não”, disse Guido Roberts-Borsani, investigador pós-doutorado da UCLA e líder do estudo. “O Webb está a mostrar-nos que não só consegue fazer o trabalho, como também o faz com uma facilidade surpreendente. Muda completamente o jogo”.

Estas descobertas são duas de muitas descobertas de tirar o fôlego por astrofísicos que estão entre os primeiros a espreitar através de uma janela para o passado, janela esta recentemente aberta pelo Webb.

O Webb é o maior telescópio infravermelho [próximo] no espaço e a sua notável resolução fornece uma visão sem paralelo de objetos tão distantes que a sua luz demora milhares de milhões de anos a chegar à Terra. Embora estes objetos já tenham envelhecido, só a luz dos seus primeiros momentos teve tempo suficiente para viajar através do Universo e para acabar nos detetores do Webb. Como resultado, não só o Webb funciona como uma espécie de máquina do tempo – levando os cientistas de volta ao período pouco depois do Big Bang – como as imagens que está a produzir tornaram-se um álbum de família, com instantâneos de galáxias e estrelas infantis.

O GLASS-JWST foi um dos 13 projetos ERS selecionados em 2017 pela NASA para produzir rapidamente conjuntos de dados acessíveis ao público e para demonstrar e testar as capacidades dos instrumentos do Webb.

O projeto visa compreender como e quando a luz das primeiras galáxias “queimou” através do nevoeiro de hidrogénio deixado para trás pelo Big Bang – um fenómeno e período de tempo chamado Época da Reionização – e como o gás e elementos pesados estão distribuídos dentro e à volta das galáxias ao longo do tempo cósmico. Treu e Roberts-Borsani usam três dos inovadores instrumentos do Webb, dedicado ao infravermelho próximo, para fazer medições detalhadas de galáxias distantes no Universo primitivo.

A Época da Reionização é um período que continua a ser mal compreendido pelos cientistas. Até agora, os investigadores não tinham os instrumentos infravermelhos extremamente sensíveis necessários para observar galáxias que existiam na altura. Antes da reionização cósmica, o Universo primitivo permaneceu desprovido de luz porque os fotões ultravioletas das estrelas iniciais eram absorvidos pelos átomos de hidrogénio que saturavam o espaço.

Os cientistas pensam que, algures nos primeiros mil milhões de anos do Universo, a radiação emitida pelas primeiras galáxias e possivelmente pelos primeiros buracos negros fez com que os átomos de hidrogénio perdessem eletrões, ou ionizassem, impedindo que os fotões se “colassem” a eles e abrindo um caminho para que os fotões viajassem através do espaço. À medida que as galáxias começaram a ionizar bolhas cada vez maiores, o Universo tornou-se transparente e a luz pôde viajar livremente, como hoje acontece, permitindo-nos ver uma brilhante copa de estrelas e galáxias todas as noites.

A descoberta de Roberts-Borsani de que as galáxias se formaram mais depressa e mais cedo do que se pensava anteriormente poderá confirmar que foram as culpadas da reionização cósmica. O estudo também confirma as distâncias de duas das galáxias mais distantes conhecidas, utilizando uma nova técnica que permite aos astrónomos sondar o início da reionização cósmica.

// Universidade da Califórnia, Los Angeles (comunicado de imprensa)
// Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// UC Santa Cruz (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)
// Entrevista a Tommaso Treu (via STScI)

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