GN-z11 é uma galáxia excepcionalmente luminosa que existia quando o nosso Universo tinha apenas 420 milhões de anos, tornando-a uma das primeiras e mais distantes já observadas.
Este gráfico de duas partes mostra evidências de um aglomerado gasoso de hélio no halo que circunda a galáxia GN-z11. Na parte superior, na extrema direita, uma pequena caixa identifica GN-z11 num campo de galáxias. A caixa do meio mostra uma imagem ampliada da galáxia. A caixa na extrema esquerda exibe um mapa do gás hélio no halo do GN-z11, incluindo um aglomerado que não aparece nas cores infravermelhas mostradas no painel central. Na metade inferior do gráfico, um espectro mostra a “impressão digital” distinta do hélio no halo. O espectro completo não mostra qualquer evidência de outros elementos e, portanto, sugere que o aglomerado de hélio deve ser bastante primitivo, feito de hidrogénio e gás hélio que sobraram do big bang, sem muita contaminação por elementos mais pesados produzidos pelas estrelas. A teoria e as simulações na vizinhança de galáxias particularmente massivas destas épocas prevêem que deveria haver bolsas de gás primitivo sobrevivendo no halo, e estas podem entrar em colapso e formar aglomerados estelares de População III. Crédito da imagem: NASA/ESA/CSA/Ralf Crawford, STScI.
GN-z11 é uma galáxia antiga, mas moderadamente massiva, localizada na constelação da Ursa Maior.
Descoberta pela primeira vez em 2016 com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, estima-se que esta galáxia data de quando o Universo tinha apenas 420 milhões de anos, ou 3% da sua idade atual.
GN-z11 é cerca de 25 vezes menor que a nossa Via Láctea e tem apenas 1% da massa da nossa Galáxia em estrelas.
Surpreendentemente, a galáxia alberga um buraco negro supermassivo com cerca de 1,6 milhões de massas solares que está a acumular matéria rapidamente.
Usando o Espectrógrafo de infravermelho próximo (NIRSpec) no Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, o astrônomo Roberto Maiolino da Universidade de Cambridge e colegas detectaram um aglomerado gasoso de hélio no halo que circunda o GN-z11.
“O facto de não vermos mais nada para além do hélio sugere que este aglomerado deve ser bastante imaculado”, disse o Dr. Maiolino.
“Isto é algo que era esperado pela teoria e pelas simulações nas proximidades de galáxias particularmente massivas destas épocas – que deveria haver bolsas de gás primitivo sobrevivendo no halo, e estas podem entrar em colapso e formar aglomerados estelares de População III.”
Encontrar as estrelas da População III nunca antes vistas — a primeira geração de estrelas formadas quase inteiramente a partir de hidrogénio e hélio — é um dos objetivos mais importantes da astrofísica moderna.
Prevê-se que estas estrelas sejam muito massivas, muito luminosas e muito quentes.
A sua assinatura esperada é a presença de hélio ionizado e a ausência de elementos químicos mais pesados que o hélio.
A formação das primeiras estrelas e galáxias marca uma mudança fundamental na história cósmica, durante a qual o universo evoluiu de um estado escuro e relativamente simples para o ambiente altamente estruturado e complexo que vemos hoje.
“Em futuras observações do Webb, exploraremos GN-z11 em maior profundidade e esperamos fortalecer o caso das estrelas de População III que podem estar se formando em seu halo”, disseram os astrônomos.
As conclusões serão publicadas no Diário Astronomia e Astrofísica.
