Quando o Telescópio Espacial James Webb forneceu aos astrônomos um vislumbre das primeiras galáxias do Universo, houve alguma confusão compreensível. Dado que essas galáxias existiram durante “Amanhecer Cósmico,” menos de um bilhão de anos após o Big Bang, eles pareciam “impossivelmente grandes” para sua idade. De acordo com o modelo cosmológico mais amplamente aceito — o Matéria escura fria lambda (Modelo LCDM) — as primeiras galáxias no Universo não tiveram tempo suficiente para se tornarem tão massivas e deveriam ter tido um tamanho mais modesto.
Isso apresentou aos astrônomos outra “crise na cosmologia”, sugerindo que o modelo predominante sobre as origens e evolução do Universo estava errado. No entanto, de acordo com um novo estudo por uma equipe internacional de astrônomos, essas galáxias não são tão “impossivelmente grandes” assim, e o que vimos pode ter sido o resultado de um efeito de lente. Em suma, a presença de buracos negros em algumas dessas galáxias primitivas as fez parecer muito mais brilhantes e maiores do que realmente eram. Esta é uma boa notícia para astrônomos e cosmólogos que gostam do LCDM do jeito que ele é!
O estudo foi liderado por Katherine Chworowsky, uma estudante de pós-graduação da Universidade do Texas em Austin (UT) e bolsista da National Science Foundation (NSF). Ela foi acompanhada por colegas da UT Centro de Fronteira CósmicaNSF’s NOIRLabo Instituto Dunlap de Astronomia e Astrofísicao Instituto Mitchell de Física Fundamental e Astronomiao Centro do Amanhecer Cósmico (AMANHECER), o Instituto Niels Bohro Instituto Holandês de Pesquisa Espacial (SRON), o Goddard Space Flight Center da NASA, a Agência Espacial Europeia (ESA), a Instituto de Ciência do Telescópio Espacial (STScI) e outras universidades e institutos de prestígio. O artigo que detalha suas descobertas apareceu recentemente em O Jornal Astrofísico.
Os dados foram adquiridos como parte do Ciência de lançamento antecipado da evolução cósmica (CEERS) Survey, liderado por Steven Finkelstein, professor de astronomia na UT e coautor do estudo. Em um estudo anterior, Avishai Dekel e seus colegas da Instituto de Física Racah na Universidade Hebraica de Jerusalém (HUJI) argumentou que a prevalência de nuvens de poeira de baixa densidade no Universo primitivo permitiu a rápida formação de estrelas em galáxias. Dekel e Zhaozhou Li (um bolsista Marie Sklodowska-Curie na HUJI) também foram coautores deste último estudo.
Como Chworowsky e seus colegas explicaram, as galáxias observadas só pareciam massivas porque seus buracos negros centrais estavam consumindo gás rapidamente. Esse processo causa atrito, fazendo com que o gás emita calor e luz, criando a ilusão de que há muito mais estrelas e descartando estimativas oficiais de massa. Essas galáxias apareceram como “pequenos pontos vermelhos” no Webb imagem (mostrada abaixo). Quando removidas da análise, as galáxias restantes eram consistentes com o que o modelo LCDM padrão prevê.
“Portanto, o ponto principal é que não há crise em termos do modelo padrão da cosmologia”, disse Finkelstein em um Comunicado de imprensa da UT. “Sempre que você tem uma teoria que resistiu ao teste do tempo por tanto tempo, você tem que ter evidências esmagadoras para realmente descartá-la. E esse simplesmente não é o caso.”
No entanto, ainda há a questão do número de galáxias no Webb dados, que são o dobro do que o modelo padrão prevê. Uma possível explicação é que as estrelas se formaram mais rapidamente no início do Universo. Essencialmente, as estrelas são formadas a partir de nuvens de poeira e gás (nebulosas) que esfriam e condensam até o ponto em que sofrem colapso gravitacional, desencadeando a fusão nuclear. À medida que o interior da estrela esquenta, ele gera pressão externa que neutraliza a gravidade, evitando mais colapsos. O equilíbrio dessas forças opostas torna a formação de estrelas relativamente lenta em nossa região do cosmos.
De acordo com algumas teorias, o Universo era muito mais denso do que é hoje, o que impedia que as estrelas liberassem gás durante a formação, tornando o processo mais rápido. Essas descobertas ecoam o que Dekel e seus colegas argumentaram em seu artigo anterior, embora isso explicasse a existência de mais galáxias em vez de várias massivas. Da mesma forma, a equipe do CEERS e outros grupos de pesquisa obtiveram espectros desses buracos negros que indicam a presença de gás hidrogênio em movimento rápido, o que pode significar que eles têm discos de acreção.
O turbilhão desses discos poderia fornecer um pouco da luminosidade anteriormente confundida com estrelas. Em todo caso, observações adicionais desses “pequenos pontos vermelhos” estão pendentes, o que deve ajudar a resolver quaisquer questões restantes sobre quão massivas essas galáxias são e se a formação de estrelas foi ou não mais rápida durante o Universo primitivo. Então, embora este estudo tenha mostrado que o modelo LCDM de cosmologia é seguro por enquanto, suas descobertas levantam novas questões sobre o processo de formação de estrelas e galáxias no Universo primitivo.
“E então, ainda há aquela sensação de intriga”, disse Chworowsky. “Nem tudo é totalmente compreendido. É isso que torna esse tipo de ciência divertido, porque seria um campo terrivelmente chato se um artigo descobrisse tudo, ou não houvesse mais perguntas para responder.”
Leitura adicional: Notícias da UT, O Jornal Astronômico
Fonte: InfoMoney
