Uma nova imagem do enxame de galáxias conhecido como "El Gordo" está a revelar objetos distantes e poeirentos nunca antes vistos, e a fornecer uma abundância de ciência fresca. A imagem infravermelha, obtida pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, mostra uma variedade de galáxias de fundo invulgares e distorcidas, que apenas foram vislumbradas em imagens anteriores do Telescópio Espacial Hubble.

El Gordo é um enxame de centenas de galáxias que existia quando o Universo tinha 6,2 mil milhões de anos, o que faz dele um "adolescente cósmico". É o enxame mais massivo que se sabe ter existido nessa altura ("El Gordo" é espanhol para "O Gordo").

A equipa escolheu El Gordo porque funciona como uma lupa cósmica natural, através de um fenómeno conhecido como lente gravitacional. A sua poderosa gravidade dobra e distorce a luz dos objetos que se encontram atrás dele, tal como uma lente de óculos.

"A lente de El Gordo aumenta o brilho e amplia o tamanho das galáxias distantes. Este efeito de lente fornece uma janela única para o Universo distante", disse Brenda Frye da Universidade do Arizona. Frye é colíder do ramo PEARLS-Clusters da equipa PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science) e autora principal de um dos quatro artigos que analisam as observações de El Gordo.

O Anzol

Na imagem de El Gordo, uma das características mais marcantes é um arco brilhante representado a vermelho no canto superior direito. Apelidada de "El Anzuelo" (O Anzol) por um dos alunos de Frye, a luz desta galáxia demorou 10,6 mil milhões de anos a chegar à Terra. A sua característica cor vermelha deve-se a uma combinação do avermelhamento devido à poeira da própria galáxia e do desvio para o vermelho cosmológico devido à sua distância extrema.

Ao corrigir as distorções criadas pelo efeito de lente, a equipa conseguiu determinar que a galáxia de fundo tem a forma de um disco, mas apenas 26.000 anos-luz de diâmetro - cerca de um-quarto do tamanho da Via Láctea. Também puderam estudar a história da formação estelar da galáxia, descobrindo que a formação estelar já estava a diminuir rapidamente no centro da galáxia, um processo conhecido como extinção.

"Fomos capazes de dissecar cuidadosamente o manto de poeira que envolve o centro da galáxia, onde as estrelas se estão a formar ativamente", disse Patrick Kamieneski da Universidade Estatal do Arizona, autor principal do segundo artigo. "Agora, com o Webb, podemos espreitar através desta espessa cortina de poeira com facilidade, permitindo-nos ver em primeira mão a formação de galáxias de dentro para fora."

Duas das características mais proeminentes na imagem incluem "A Magra", realçada na caixa A, e o Anzol, uma curva vermelha realçada na caixa B. Ambas são galáxias de fundo sob o efeito de lentes. As inserções à direita mostram vistas ampliadas de ambos os objectos. Crédito: imagem - NASA, ESA, CSA; ciência - Jose Diego (Instituto de Física de Cantabria), Brenda Frye (Universidade do Arizona), Patrick Kamieneski (Universidade Estatal do Arizona), Tim Carleton (Universidade Estatal do Arizona), e Rogier Windhorst (Universidade Estatal do Arizona); processamento de imagem - Alyssa Pagan (STScI), Jake Summers (Universidade Estatal do Arizona), Jordan D'Silva (Universidade da Austrália Ocidental), Anton Koekemoer (STScI), Aaron Robotham (Universidade da Austrália Ocidental) e Rogier Windhorst (Universidade Estatal do Arizona)

A Magra

Outra característica proeminente na imagem do Webb é uma linha longa e fina como um lápis para a esquerda do centro. Conhecida como "La Flaca" (a Magra), é outra galáxia de fundo que sofre efeito de lente e cuja luz também demorou quase 11 mil milhões de anos a chegar à Terra.

Não muito longe de La Flaca está outra galáxia sob efeito de lente. Quando os investigadores examinaram essa galáxia de perto, encontraram uma única estrela gigante vermelha que apelidaram de Quyllur, que é o termo quechua para estrela.

Anteriormente, o Hubble tinha encontrado outras estrelas que sofrem efeito de lente (como Earendel), mas eram todas supergigantes azuis. Quyllur é a primeira estrela gigante vermelha individual observada a mais de mil milhões de anos-luz da Terra. Estas estrelas, num desvio para o vermelho elevado, só são detetáveis usando os filtros infravermelhos e a sensibilidade do Webb.

"É quase impossível ver estrelas gigantes vermelhas com lentes a menos que se vá para o infravermelho. Esta é a primeira que encontrámos com o Webb, mas esperamos que haja muitas mais", disse Jose Diego do Instituto de Física de Cantabria, Espanha, autor principal de um terceiro artigo sobre El Gordo.

Grupo de galáxias e manchas

Outros objetos da imagem obtida pelo Webb, embora menos proeminentes, são igualmente interessantes do ponto de vista científico. Por exemplo, Frye e a sua equipa (que inclui nove estudantes, desde o ensino secundário a estudantes universitários) identificaram cinco galáxias com lentes múltiplas que parecem ser um enxame de galáxias bebé formado há cerca de 12,1 mil milhões de anos. Há mais uma dúzia de galáxias candidatas que podem também fazer parte deste enxame distante.

"Embora sejam necessários dados adicionais para confirmar a existência de 17 membros neste enxame, podemos estar a assistir à formação de um novo enxame de galáxias mesmo à frente dos nossos olhos, pouco mais de mil milhões de anos após o Big Bang", disse Frye.

Um último artigo examina galáxias muito ténues, semelhantes a manchas, conhecidas como galáxias ultradifusas. Como o nome sugere, estes objetos, que estão espalhados pelo enxame de El Gordo, têm as suas estrelas muito espalhadas pelo espaço. A equipa identificou algumas das galáxias ultradifusas mais distantes alguma vez observadas, cuja luz viajou 7,2 mil milhões de anos para chegar até nós.

"Examinámos se as propriedades destas galáxias são diferentes das galáxias ultradifusas que vemos no Universo local e, de facto, vemos algumas diferenças. Em particular, são mais azuis, mais jovens, mais extensas e mais uniformemente distribuídas pelo enxame. Isto sugere que viver no ambiente do enxame durante os últimos 6 mil milhões de anos teve um efeito significativo nestas galáxias", explicou Timothy Carleton da Universidade do Estado do Arizona, autor principal do quarto artigo.

"As lentes gravitacionais foram previstas por Albert Einstein há mais de 100 anos. No enxame de El Gordo, vemos o poder das lentes gravitacionais em ação," concluiu Rogier Windhorst da Universidade Estatal do Arizona, investigador principal do programa PEARLS. "As imagens PEARLS de El Gordo são de uma beleza fora do comum. E mostraram-nos como o Webb pode abrir a arca do tesouro de Einstein".

O artigo de Frye et al. foi publicado na revista The Astrophysical Journal. O artigo de Kamieneski et al. foi aceite para publicação na mesma revista. O artigo de Diego et al. foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics. O artigo de Carleton et al. foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade Estatal do Arizona (comunicado de imprensa)
// Universidade do Arizona (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)
// Artigo científico #3 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #3 (arXiv.org)
// Artigo científico #4 (arXiv.org)

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