As descobertas do Telescópio Espacial James Webb sugerem que as primeiras galáxias formavam estruturas complexas como barras muito antes, apontando para uma evolução acelerada. Crédito: SciTechDaily
Observações avançadas do JWST indicam que as primeiras galáxias amadureceram mais rapidamente e eram menos caóticas, desafiando as teorias anteriores de evolução galáctica.
Uma nova investigação revelou que as primeiras galáxias do Universo eram menos turbulentas e desenvolveram-se mais rapidamente do que se pensava anteriormente. Esta pesquisa, liderada por uma equipe internacional da Universidade de Durham, utilizou o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para encontrar evidências de formação de barras quando o Universo tinha apenas alguns milhares de milhões de anos.
Essas descobertas foram publicadas na revista Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
Impressão artística mostrando a estrutura da Via Láctea. A barra é a estrutura alongada amarelada que atravessa o centro da galáxia. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Ferido (SSC/Caltech)
Insights do Telescópio Espacial James Webb
Barras são faixas alongadas de estrelas encontradas em galáxias de disco ou espirais como a nossa via Láctea. À medida que as barras se desenvolvem, elas regulam a formação de estrelas dentro de uma galáxia, empurrando o gás para a região central da galáxia. A sua presença diz aos cientistas que as galáxias entraram numa fase consolidada e madura.
Estudos anteriores usando o telescópio espacial Hubble identificou galáxias formando barras até oito ou nove bilhões de anos atrás. No entanto, a sensibilidade melhorada do JWST e a gama mais ampla de comprimentos de onda permitiram aos astrónomos detectar estes fenómenos ainda mais atrás no tempo.
Uma imagem em escala de cinza da galáxia EGS_31125 há 10,6 bilhões de anos, visualmente classificada como fortemente barrada (delineada na imagem central por uma linha roxa sólida e espessa com os braços espirais mostrados como linhas roxas fracas). Da esquerda para a direita: Telescópio Espacial Hubble WFC3 F160W e Telescópio Espacial James Webb NIRCam F356W e F444W. Esta comparação de filtros demonstra os efeitos da função Point Spread (PSF), sensibilidade e faixa de comprimento de onda em uma imagem de galáxia, particularmente no contexto de barras. Crédito: Zoe Le Conte
“As galáxias no Universo primordial estão a amadurecer muito mais rapidamente do que pensávamos. Isto é uma verdadeira surpresa porque seria de esperar que o Universo nessa fase fosse muito turbulento, com muitas colisões entre galáxias e muito gás que ainda não se transformou em estrelas,” explicou a autora Zoe Le Conte, investigadora PhD no Centro de Astronomia Extragaláctica, Departamento de Física, Universidade de Durham.
“No entanto, graças ao Telescópio Espacial James Webb, estamos a ver muitas destas barras muito antes na vida do Universo, o que significa que as galáxias estavam numa fase mais estável da sua evolução do que se pensava anteriormente”, acrescenta ela. Os investigadores dizem que esta nova evidência sugere que as teorias sobre a evolução inicial das galáxias podem necessitar de revisões significativas.
Uma imagem em escala de cinza da galáxia EGS_31125 há 10,6 bilhões de anos, vista pelo Telescópio Espacial Hubble. A barra da galáxia não pode ser vista. Crédito: Zoe Le Conte
Metodologia e Resultados da Pesquisa
Os investigadores usaram o JWST para procurar a formação de barras nas galáxias, tal como teriam sido vistas entre 8 e 11,5 mil milhões de anos atrás. O próprio Universo tem 13,7 bilhões de anos. Dos 368 discos de galáxias observados, os investigadores constataram que quase 20% tinham barras – o dobro do que foi observado pelo Hubble.
Dimitri Gadotti, do Centro de Astronomia Extragaláctica do Departamento de Física da Universidade de Durham, disse: “Descobrimos que estavam presentes muito mais barras no Universo primordial do que as encontradas anteriormente nos estudos do Hubble, o que implica que a galáxia movida por barras a evolução vem acontecendo há muito mais tempo do que se pensava.”
Uma imagem em escala de cinza da galáxia EGS_31125 há 10,6 bilhões de anos, vista pelo Telescópio Espacial James Webb. A barra da galáxia pode ser vista (delineada na imagem central em uma linha roxa sólida e espessa com os braços espirais mostrados como linhas roxas fracas). Crédito: Zoe Le Conte
“As simulações do Universo precisam agora de ser examinadas para ver se obtemos os mesmos resultados que as observações que fizemos com James Webb”, acrescenta Gadotti. “Temos que pensar fora do que pensávamos que sabíamos.”
À medida que os investigadores olharam para trás no tempo, conseguiram ver cada vez menos galáxias com formação de barras. Eles dizem que isso pode ocorrer porque as galáxias em um estágio ainda anterior do Universo podem não estar tão bem formadas. Atualmente também não há como ver barras de estrelas mais curtas, que são menos fáceis de detectar, mesmo com o aumento do poder telescópico oferecido pelo JWST.
Impressão artística do Telescópio Espacial James Webb mostrando seu espelho primário apontando para o cosmos. Crédito: TRW-Ball
Direções futuras
Os investigadores dizem que agora querem investigar ainda mais galáxias no Universo primordial para ver se também formaram barras. Esperam eventualmente olhar para trás no tempo – 12,2 mil milhões de anos – para observar o crescimento das barras ao longo do tempo e quais os mecanismos que estão por detrás deste crescimento.
Referência: “Uma investigação JWST sobre a fração de barra em redshifts 1 ≤ z ≤ 3” por Zoe A Le Conte, Dimitri A Gadotti, Leonardo Ferreira, Christopher J Conselice, Camila de Sa-Freitas, Taehyun Kim, Justus Neumann, Francesca Fragkoudi, E Athanassoula e Nathan J Adams, 23 de abril de 2024, Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stae921
O Centro de Astronomia Extragaláctica e o Centro de Instrumentação Avançada da Universidade de Durham forneceram contribuições significativas para o desenvolvimento do JWST. O último estudo também incluiu cientistas do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham, Universidade de Victoria, Canadá; Jodrell Bank Centre for Astrophysics – Universidade de Manchester, Reino Unido; o Observatório Europeu do Sul; o Departamento de Astronomia e Ciências Atmosféricas, Universidade Nacional Kyungpook, República da Coreia; o Instituto Max Planck de Astronomia, Alemanha; Universidade Aix de Marselha, França. A pesquisa foi financiada no Reino Unido pelo UKRI-Science and Technology Facilities Council.
