Esta imagem infravermelha do Telescópio Espacial James Webb da NASA (também chamado de Webb ou JWST) foi obtida pela NIRCam (Near-Infrared Camera) para o programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey, ou JADES. Os dados do NIRCam foram usados para determinar quais galáxias estudar mais detalhadamente com observações espectroscópicas. Uma dessas galáxias, JADES-GS-z14-0 (mostrada na imagem abaixo), foi determinada com um desvio para o vermelho 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. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA)
Astrônomos usando NASAde Telescópio Espacial James Webb descobriram as primeiras e mais distantes galáxias conhecidas, datando de apenas 300 milhões de anos após o Big Bangum marco importante na compreensão dos estágios iniciais do universo.
Uma equipa internacional de astrónomos anunciou a descoberta das duas primeiras e mais distantes galáxias já confirmadas, datando de apenas 300 milhões de anos após o Big Bang. Esta descoberta significativa, alcançada com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, marca um marco importante no estudo do universo primitivo. Essas galáxias foram descobertas pela equipe JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), co-liderada pelo astrônomo da UC Santa Cruz, Brant Robertson.
“Esta descoberta é completamente imprevista e provavelmente será vista como a descoberta extragaláctica mais significativa com o JWST até à data”, disse Robertson, professor de astronomia e astrofísica que faz parte do comité diretor do JADES. Ele é o autor principal do primeiro de três artigos que relatam vários aspectos da descoberta.
Num artigo, os autores concluem: “Isto demonstra o impacto imediato que as novas observações do JWST podem ter no nosso conhecimento do universo distante. Com populações de galáxias com elevado desvio para o vermelho agora estabelecidas menos de 300 milhões de anos após o Big Bang, alargámos o nosso alcance ao passado cósmico em 40% durante os primeiros dezoito meses de operações do JWST.”
“Desvio para o vermelho” refere-se a um efeito causado pela expansão do universo, onde o comprimento de onda da luz de galáxias distantes se estende à medida que viaja. Nestas galáxias recentemente descobertas, o efeito é extremo – alongando-se por um factor de 15 e movendo até a luz ultravioleta das galáxias para comprimentos de onda infravermelhos, onde apenas o JWST tem a capacidade de a observar.
Os cientistas usaram o 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 precisão seu desvio para o vermelho e, portanto, determinar sua idade. O desvio para o vermelho pode ser determinado a partir da localização de um comprimento de onda crítico conhecido como quebra de Lyman-alfa. Esta galáxia remonta a menos de 300 milhões de anos após o Big Bang. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), S. Carniani (Scuola Normale Superiore), Colaboração JADES
Perseguindo as primeiras galáxias
A teoria moderna sustenta que as galáxias se desenvolvem em regiões especiais onde a gravidade concentrou o gás cósmico e a matéria escura em aglomerados densos conhecidos como “halos”. Esses halos evoluem rapidamente no universo primitivo, fundindo-se em coleções cada vez mais massivas de matéria. Este rápido desenvolvimento é a razão pela qual os astrónomos estão tão ansiosos por encontrar galáxias ainda mais antigas: cada pequeno incremento move os nossos olhos para um período menos desenvolvido, onde as galáxias mais brilhantes são ainda mais distintas e invulgares.
Encontradas em uma região próxima ao Campo Ultra Profundo do Hubble, as duas galáxias recém-descobertas foram confirmadas espectroscopicamente. Mantendo a prática de nomenclatura padrão da colaboração, as galáxias são agora conhecidas como JADES-GS-z14-0 e JADES-GS-z14-1, sendo a primeira a mais distante das duas.
Além de ser o novo recordista de distância, o JADES-GS-z14-0 é notável pelo seu tamanho e brilho. O JWST mede a galáxia com mais de 1.600 anos-luz de diâmetro. Muitas das galáxias mais luminosas produzem a maior parte da sua luz através do gás que cai numa galáxia supermassiva. buraco negro, produzindo um quasar. Mas a equipa diz que o grande tamanho de JADES-GS-z14-0 significa que a luz deve ser produzida por estrelas jovens.
Joias profundamente escondidas
E, no entanto, a enorme galáxia foi um quebra-cabeça para a equipa JADES quando a avistaram pela primeira vez, há mais de um ano, pois parece suficientemente próxima no céu de uma galáxia em primeiro plano para que não pudessem ter a certeza de que as duas não eram vizinhas. Mas em outubro de 2023, a equipe JADES conduziu imagens ainda mais profundas – cinco dias inteiros com a câmera infravermelha próxima JWST em apenas um campo – para formar o “Campo de Origens JADES”. Com o uso de filtros projetados para isolar melhor as primeiras galáxias, aumentou a confiança de que JADES-GS-z14-0 estava realmente muito distante.
Além disso, a galáxia caiu em uma região onde a equipe realizou imagens ultraprofundas com o instrumento JWST Mid-InfraRed. Estes resultados de imagens combinados convenceram a equipa a incluir a galáxia no que foi planeado para ser a observação culminante do JADES, uma campanha de 75 horas para realizar espectroscopia em galáxias primitivas ténues. A espectroscopia confirmou as suas esperanças de que JADES-GS-z14-0 fosse de facto uma galáxia recordista — e que a candidata mais fraca, JADES-GS-z14-1, estivesse quase tão distante.
Uma nova era na exploração cósmica
A combinação da alta luminosidade e da origem estelar faz de JADES-GS-z14-0 a evidência mais distinta até agora da rápida formação de galáxias grandes e massivas no Universo primitivo. “Poderíamos ter detectado esta galáxia mesmo que fosse 10 vezes mais ténue, o que significa que poderíamos ver outros exemplos ainda mais cedo no Universo – provavelmente nos primeiros 200 milhões de anos”, disse Robertson. “Esta galáxia é realmente uma joia e aponta para mais tesouros escondidos no universo primitivo.”
O artigo de Robertson, “Earliest Galaxies in the JADES Origins Field: Luminosity Function and Cosmic Star-Formation Rate Density 300 Myr after the Big Bang”, foi aceito para publicação no Jornal Astrofísico.
Referência: “Primeiras Galáxias no Campo de Origens JADES: Função de Luminosidade e Densidade da Taxa de Formação Estelar Cósmica 300 Myr após o Big Bang” por Brant Robertson, Benjamin D. Johnson, Sandro Tacchella, Daniel J. Eisenstein, Kevin Hainline, William M. Baker, Andrew J. Bunker, Stefano Carniani, Courtney Carreira, Phillip A. Cargile, Stephen Charlotte, Jacob Chevallard, Mirko Curti, Emma Curtis-Lake, Francesco D’Eugenio, Eiichi Egami, Ryan Hausen, Jacob M. Helton, Peter Jakobsen , Zhiyuan Ji, Gareth C Williams, Christopher NA Willmer, Chris Willott, Joris Witstock, Aceito,. Jornal Astrofísico.
arXiv:2312.10033
O Telescópio Espacial James Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, a ESA (Agência Espacial Europeia) e CSA (Agência Espacial Canadense).
