Graças ao Telescópio Espacial James Webb, os astrónomos que procuram encontrar algumas das galáxias mais antigas jamais vistas confirmaram agora que uma galáxia detetada pela primeira vez no verão passado é, de facto, uma das mais antigas alguma vez encontradas. Os resultados foram publicados na revista Nature.

As observações posteriores à primeira deteção da galáxia de Maisie revelaram que remonta a 390 milhões de anos após o Big Bang. Apesar de não ser tão antiga como a equipa liderada pelo astrónomo Steven Finkelstein, da Universidade do Texas em Austin, estimou no verão passado, é, no entanto, uma das quatro galáxias mais antigas já observadas.

"O que é excitante acerca da galáxia de Maisie é que foi uma das primeiras galáxias distantes identificadas pelo JWST e, desse conjunto, é a primeira a ser confirmada espetroscopicamente", disse Finkelstein, professor de astronomia na Universidade do Texas em Austin, autor do artigo da Nature e investigador principal do CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science Survey). Deu à galáxia o nome da sua filha, pois foi descoberta no dia do seu aniversário.

Ampliação, desde a imagem original obtida pelo JWST, até à imagem individual da galáxia de Maisie. Crédito: NASA/STScI/CEERS/TACC/S. Finkelstein/M. Bagley/Z. Levay

Esta análise mais recente foi liderada pelo primeiro autor Pablo Arrabal Haro, investigador associado no NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF (National Science Foundation). Para além de Finkelstein, os coautores da UT Austin são Caitlin Casey, Micaela Bagley, Katherine Chworowsky e Seiji Fujimoto.

A equipa do CEERS está atualmente a avaliar cerca de 10 outras galáxias que podem ser de uma era ainda mais antiga do que a galáxia de Maisie.

Os objetos no espaço não vêm impressos com uma data de fabrico. Para saber quando é que a luz que observamos deixou um objeto, os astrónomos medem o seu desvio para o vermelho, ou seja, a quantidade de cor que foi deslocada devido ao seu movimento para longe de nós. Como vivemos num Universo em expansão, quanto mais recuamos no tempo, maior é o desvio para o vermelho de um objeto.

As estimativas originais dos desvios para o vermelho (e, portanto, do tempo após o Big Bang) baseavam-se na fotometria, o brilho da luz em imagens utilizando um pequeno número de filtros de frequência alargada. Essas estimativas foram feitas usando dados recolhidos pelo CEERS durante o tempo originalmente atribuído para a primeira temporada de observação do telescópio. Para obter uma estimativa mais precisa, a equipa do CEERS solicitou medições de acompanhamento com o instrumento NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph) do JWST, que divide a luz de um objeto em muitas frequências estreitas diferentes para identificar com maior precisão a sua composição química, produção de calor, brilho intrínseco e movimento relativo. De acordo com esta última análise espectroscópica, a galáxia de Maisie encontra-se num desvio para o vermelho de z=11,4.

Este estudo também analisou CEERS-93316, uma galáxia originalmente encontrada nos dados CEERS disponíveis ao público por uma equipa liderada pela Universidade de Edimburgo e que, inicialmente, se estimava ter sido observada 250 milhões de anos após o Big Bang. Numa análise mais aprofundada, a equipa descobriu que CEERS-93316 tem um desvio para o vermelho mais modesto de z=4,9, o que corresponde a cerca de mil milhões de anos após o Big Bang.

Acontece que o gás quente em CEERS-93316 estava a emitir tanta luz em algumas bandas de frequência estreitas associadas ao oxigénio e ao hidrogénio que fazia com que a galáxia parecesse muito mais azul do que realmente era. Esse tom azulado imitava a assinatura que Finkelstein e outros esperavam ver em galáxias muito antigas. Isto deve-se a uma peculiaridade do método fotométrico que acontece apenas para objetos com desvios para o vermelho de cerca de 4,9. Finkelstein diz que isto foi um caso de azar.

"Este foi um caso estranho", disse Finkelstein. "Das muitas dezenas de candidatos com desvios para o vermelho elevados que foram observados espectroscopicamente, este é o único caso em que o verdadeiro desvio para o vermelho é muito inferior ao nosso palpite inicial."

Não só esta galáxia parece anormalmente azul, como também é muito mais brilhante do que os modelos atuais preveem para galáxias que se formaram tão cedo no Universo.

"Teria sido um grande desafio explicar como é que o Universo poderia criar uma galáxia tão massiva tão cedo", disse Finkelstein. "Por isso, penso que este foi sempre o resultado mais provável, porque era tão extremo, tão brilhante, num desvio para o vermelho aparentemente tão elevado".

// Universidade do Texas em Austin (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)

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CCVAlg - Astronomia:
05/08/2022 - Visão ampla do Universo jovem revela indícios de galáxia muito primitiva

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