Esta é a galáxia mais antiga alguma vez já fotografada

Possivelmente poderão existir outras civilizações, mas estão tão longe, que dificilmente alguma vez as poderemos descobrir. Para termos uma ideia, o Telescópio Espacial James Webb descobriu aquela que será galáxia mais antiga alguma vez já fotografada. E está tão distante que a sua luz demorou 13.4 mil milhões de anos para chegar até nós.

E se houver vida evoluída noutras galáxias? Poderemos nunca descobrir

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) tem estado ocupado a observar as longínquas extremidades do Universo, também conhecidas como o “Amanhecer Cósmico.” Este período, quando o Universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos, é um tesouro de informações sobre como as galáxias evoluíram quando o Universo era muito jovem.

Em outubro de 2023 e janeiro de 2024, uma equipa internacional de astrónomos utilizou o Webb para observar galáxias como parte do programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Usando o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo do Webb (NIRSpec), a equipa obteve o espectro de uma galáxia recordista observada apenas 290 milhões de anos após o Big Bang.

Em janeiro de 2024, o NIRSpec observou esta galáxia, JADES-GS-z14-0, durante quase dez horas, e quando o espectro foi processado pela primeira vez, houve evidência inequívoca de que a galáxia estava realmente a um desvio para o vermelho de 14.32, quebrando o recorde da galáxia mais distante anterior (z = 13.2 da JADES-GS-z13-0). Ver este espectro foi incrivelmente excitante para toda a equipa, dado o mistério em torno da fonte.

Explicam Stefano Carniani e Kevin Hainline.

Os dados da NIRCam foram utilizados para determinar quais as galáxias a estudar com observações espectroscópicas. Uma dessas galáxias, a JADES-GS-z14-0 (mostrada na imagem), foi determinada como estando a um redshift de 14,32 (+0,08/-0,20), tornando-a a atual detentora do recorde da galáxia mais distante conhecida. Isto corresponde a um período inferior a 300 milhões de anos após o Big Bang”. Na imagem de fundo, o azul representa a luz a 0,9, 1,15 e 1,5 mícrones (filtros F090W + F115W + F150W), o verde a 2,0 e 2,77 mícrones (F200W + F277W) e o vermelho a 3,56, 4,1 e 4,44 mícrones (F356W + F410M + F444W). A imagem de arrancamento mostra a luz a 0,9 e 1,15 microns (F090W + F115W) como azul, 1,5 e 2,0 microns (F150W + F200W) como verde, e 2,77 microns (F277W) como vermelho.

Galáxia JADES-GS-z14-0 é uma galáxia idosa

Além do notável recorde de distância, a 💥️equipa também determinou que a galáxia JADES-GS-z14-0 deve ser excecionalmente brilhante. A fonte tem mais de 1.600 anos-luz de diâmetro, “provando que a luz que vemos vem principalmente de estrelas jovens e não de emissões próximas a um buraco negro supermassivo em crescimento.”

Para haver tanta luz estelar, a galáxia deve ser centenas de milhões de vezes a massa do Sol, o que leva a uma das questões mais vitais que os astrónomos que utilizam o Webb estão a tentar responder: “💥️Como é que a natureza pode formar uma galáxia tão brilhante, massiva e grande em menos de 300 milhões de anos?”

Embora resolver esse mistério requeira mais ciência, os dados oferecem mais insights surpreendentes. A antiga e distante galáxia também não é tão azul quanto poderia ser, o que fornece evidências de que parte da sua luz é avermelhada por poeira, mesmo nesta fase muito inicial do Universo.

Os cientistas utilizaram o espectrógrafo NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Telescópio Espacial James Webb da NASA para obter um espectro da galáxia distante JADES-GS-z14-0, a fim de medir com exatidão o seu desvio para o vermelho e, consequentemente, determinar a sua idade. O desvio para o vermelho pode ser determinado a partir da localização de um comprimento de onda crítico conhecido como a quebra de Lyman-alfa. Esta galáxia data de menos de 300 milhões de anos após o Big Bang”.

Jake Helton, do Steward Observatory e da Universidade do Arizona, usou o Instrumento de Infravermelho Médio do Webb (MIRI) para identificar a JADES-GS-z14-0 em comprimentos de onda ainda maiores, o que é um “feito notável considerando a sua distância.” Os dados da observação do MIRI incluem comprimentos de onda de luz dentro do espectro visível, embora esses comprimentos de onda sejam deslocados para o vermelho, fora das capacidades de deteção do Webb.

A análise de Helton sobre a luminância do objeto, combinada com extrapolações de outras observações do Webb, mostra evidências da presença de emissão de gás fortemente ionizado na galáxia, apresentando-se como linhas de emissão de hidrogénio e oxigénio.

Este é outro aspeto impressionante da descoberta, pois sugere que múltiplas gerações de estrelas gigantescas já tinham nascido e morrido entre o Big Bang e as observações da JADES-GS-z14-0. Por outras palavras, em algum momento entre o ponto zero (o Big Bang) e 290 milhões de anos após o Big Bang, estrelas já tinham surgido e desaparecido na região circundante da JADES-GS-z14-0.

Todas estas observações, em conjunto, dizem-nos que a JADES-GS-z14-0 não é como os tipos de galáxias que foram previstas por modelos teóricos e simulações por computador para existir no Universo muito inicial. Dada a luminosidade observada da fonte, podemos prever como ela poderá crescer ao longo do tempo cósmico e, até agora, não encontrámos nenhum análogo adequado entre as centenas de outras galáxias que observámos a alto desvio para o vermelho no nosso estudo.

Dada a região relativamente pequena do céu que pesquisámos para encontrar a JADES-GS-z14-0, a sua descoberta tem implicações profundas para o número previsto de galáxias brilhantes que vemos no Universo primitivo, conforme discutido em outro estudo simultâneo do JADES (Robertson et al., recentemente aceito). É provável que os astrónomos encontrem muitas dessas galáxias luminosas, possivelmente em tempos ainda mais remotos, na próxima década com o Webb. Estamos entusiasmados por ver a extraordinária diversidade de galáxias que existiam no Amanhecer Cósmico!

Explicam os investigadores.

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