O JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey) focou-se na área dentro e em redor do HUDF (Hubble Ultra Deep Field). Utilizando o instrumento NIRCam do Webb, os cientistas observaram o campo em nove diferentes comprimentos de onda do espectro infravermelho. A partir destas imagens (vistas à esquerda), a equipa procurou galáxias fracas que são visíveis no infravermelho, mas cujos espectros foram abruptamente cortados num comprimento de onda crítico conhecido como "quebra de Lyman". O instrumento NIRSpec do Webb produziu então uma medição precisa do desvio para o vermelho de cada galáxia (visto à direita). Quatro das galáxias estudadas são particularmente especiais, uma vez que se revelou estarem numa época sem precedentes. Estas galáxias remontam a menos de 400 milhões de anos após o Big Bang, quando o Universo tinha apenas 2% da sua idade atual. Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI, M. Zamani (ESA/Webb), L. Hustak (STScI); ciência - B. Robertson (UCSC), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake (Hertfordshire), S. Carniani (Scuola Normale Superiore) e Colaboração JADES

Uma equipa internacional de astrónomos, incluindo cientistas das Universidades de Hertfordshire, Cambridge, Oxford e da Universidade John Moores em Liverpool, relatou a descoberta das mais antigas galáxias alguma vez confirmadas no nosso Universo.

Graças aos dados do Telescópio Espacial James Webb, os cientistas confirmaram observações de galáxias que datam dos primeiros tempos do Universo, menos de 400 milhões de anos após o Big Bang - quando o Universo tinha apenas 2% da sua idade atual.

Imagens, pelo Webb, já tinham anteriormente sugerido possíveis candidatos a galáxias tão primitivas. Agora, a sua idade foi confirmada usando observações espectroscópicas, que medem a luz para determinar a velocidade e composição dos objetos no espaço.

Estas observações revelaram padrões distintos na pequena quantidade de luz proveniente destas galáxias incrivelmente fracas, permitindo aos cientistas verificar que a luz que emitem levou cerca de 13,4 milhões de anos a chegar até nós, o que corrobora o seu estatuto como algumas das galáxias mais antigas algumas vez observadas.

Os cientistas também podem agora confirmar que duas destas galáxias estão mais longe do que quaisquer observações feitas pelo Telescópio Hubble - sublinhando o incrível poder e capacidade do Webb em detetar partes nunca antes vistas do Universo jovem.

A Dra. Emma Curtis-Lake, membro do Webb na Universidade de Hertfordshire e autora principal de um dos dois artigos científicos sobre os achados, explicou:

"Foi crucial provar que estas galáxias habitam, de facto, o Universo primitivo, pois é muito possível que galáxias mais próximas se mascarem como galáxias muito distantes. A observação do espectro revelou o que esperávamos, confirmando que estas galáxias estão no verdadeiro limite do que podemos ver, algumas mais distantes do que até o Hubble consegue detetar - é um feito tremendamente excitante para a missão!"

Os resultados foram alcançados por uma colaboração internacional de mais de 80 astrónomos de dez países através do programa JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey). À equipa foi-lhe alocado pouco mais de um mês de observação telescópica, usando dois instrumentos do Webb: o NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) e o NIRCam (Near-Infrared Camera). Estes instrumentos foram desenvolvidos com o objetivo principal de investigar as galáxias mais antigas e mais fracas, e a equipa comentou a sua emoção ao dar um novo passo em direção à sua compreensão:

"As nossas observações sugerem que a formação das primeiras estrelas e galáxias começou muito cedo na história do Universo", explica o professor Andrew Bunker, professor de astrofísica na Universidade de Oxford.

Durante 10 dias do seu tempo de observação, a equipa de astrónomos do programa JADES concentrou-se numa pequena mancha de céu do famoso HUDF (Hubble Ultra Deep Field) que, durante quase 20 anos, tem sido favorito dos astrónomos e que tem sido analisado ao limite de quase todos os grandes telescópios existentes. Contudo, com o Webb, a equipa foi capaz de observar em nove diferentes comprimentos de onda infravermelhos, fornecendo uma imagem extremamente nítida e sensível do campo. A imagem revela quase 100.000 galáxias, cada uma a milhares de milhões de anos-luz de distância, uma "agulha num palheiro" cósmico equivalente a olhar para o ecrã de um telemóvel no lado oposto de um campo de futebol.

As galáxias mais antigas foram identificáveis pelas suas bandas distintas, visíveis no infravermelho, mas invisíveis em outros comprimentos de onda. Numa rara janela de observação contínua de 28 horas, o NIRSpec foi utilizado para espalhar a luz emitida por cada galáxia num espectro de arco-íris. Isto permitiu aos astrónomos medir a quantidade de luz recebida em cada comprimento de onda e estudar os padrões únicos de luz criados pelas propriedades do gás e das estrelas dentro de cada galáxia.

Crucialmente, quatro das galáxias foram reveladas como tendo tido origem mais cedo no Universo do que quaisquer observações anteriores. "Isto confirma que estamos numa nova fronteira das nossas investigações sobre o nascimento das galáxias", disse a Dra. Curtis-Lake.

O professor assistente Sandro Tacchella, do Laboratório Cavendish, Universidade de Cambridge - coautor do segundo artigo científico - explicou porque é importante compreender as origens destas galáxias:

"É difícil compreender as galáxias sem compreender os períodos iniciais do seu desenvolvimento. Tal como com os seres humanos, muito do que acontece mais tarde depende do impacto destas primeiras gerações de estrelas. Tantas perguntas sobre galáxias têm estado à espera da oportunidade transformadora do Webb, e estamos entusiasmados por podermos desempenhar um papel na revelação desta história".

Os astrónomos da equipa JADES planeiam agora concentrar-se noutra área do céu para realizar mais espectroscopia e obter mais imagens, na esperança de revelar mais sobre as primeiras origens do nosso Universo e de como estas primeiras galáxias evoluem com o tempo cósmico.

"Esta é ainda apenas a primeira fase inicial da missão do JWST", disse o Dr. Alex Cameron, astrónomo da Universidade de Oxford. "Uma coisa é encontrar estas galáxias, mas à medida que a missão avança, vamos continuar também a desenvolver a nossa compreensão das propriedades destas primeiras galáxias. Este é um emocionante passo inicial de um processo muito mais longo".

Nota: a ciência aqui detalhada ainda não sofreu revisão por pares.

Esta imagem obtida pelo Telescópio Espacial James Webb destaca a região de estudo pelo JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey). Esta área fica dentro e em redor do HUDF (Hubble Ultra Deep Field). Os cientistas utilizaram o instrumento NIRCam do Webb para observar o campo em nove diferentes gamas da luz infravermelhoa. A partir destas imagens, a equipa procurou galáxias fracas que são visíveis no infravermelho, mas cujos espectros foram abruptamente cortados a um comprimento de onda crítico. Realizaram observações adicionais (não mostradas aqui) com o instrumento NIRSpec do Webb para medir o desvio para o vermelho de cada galáxia e revelar assim as propriedades do gás e das estrelas nestas galáxias.
Nesta imagem, o azul representa a luz a 1,15 micrómetros (115W), o verde a 2,0 micrómetros (200W), e o vermelho a 4,44 micrómetros (444W).
Crédito: NASA, ESA, CSA e M. Zamani (ESA/Webb); ciência - B. Robertson (UCSC), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake (Hertfordshire), S. Carniani (Scuola Normale Superiore) e Colaboração JADES

// Universidade de Hertfordshire (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// NASA (blog)
// Universidade John Moores em Liverpool (comunicado de imprensa)
// Universidade da Califórnia, Santa Cruz (comunicado de imprensa)
// Universidade do Arizona (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)

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JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey):
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Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian

HUDF (Hubble Ultra Deep Field):
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