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As galáxias em formação ativa no Universo primitivo alimentam-se de gás frio
28 de maio de 2024
 

Esta ilustração mostra uma galáxia a formar-se apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, quando o gás era uma mistura de transparente e opaco durante a Era da Reionização. Dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA mostram que o gás frio está a cair sobre estas galáxias.
Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
 
     
 
 
 

Investigadores, analisando dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA, identificaram três galáxias que poderão estar a formar-se ativamente quando o Universo tinha apenas 400 a 600 milhões de anos. Os dados do Webb mostram que estas galáxias estão rodeadas de gás que os investigadores suspeitam ser quase exclusivamente hidrogénio e hélio, os primeiros elementos a existir no cosmos. Os instrumentos do Webb são tão sensíveis que foram capazes de detetar uma quantidade invulgar de gás denso em torno destas galáxias. Este gás acabará provavelmente por alimentar a formação de novas estrelas nas galáxias.

"Estas galáxias são como ilhas brilhantes num mar de gás neutro e opaco", explicou Kasper Heintz, o autor principal e professor assistente de astrofísica no DAWN (Cosmic Dawn Center) da Universidade de Copenhaga, na Dinamarca. "Sem o Webb, não poderíamos observar estas galáxias muito primordiais, e muito menos aprender tanto sobre a sua formação".

"Estamos a afastar-nos de uma imagem das galáxias como ecossistemas isolados. Nesta fase da história do Universo, as galáxias estão todas intimamente ligadas ao meio intergaláctico, com os seus filamentos e estruturas de gás pristino", acrescentou Simone Nielsen, coautora e estudante de doutoramento também do DAWN.

Nas imagens do Webb, as galáxias parecem manchas vermelhas ténues, razão pela qual os dados adicionais, conhecidos como espetros, foram fundamentais para as conclusões da equipa. Esses espetros mostram que a luz destas galáxias está a ser absorvida por grandes quantidades de gás hidrogénio neutro. "O gás deve estar muito espalhado e cobrir uma fração muito grande da galáxia", disse Darach Watson, coautor e professor no DAWN. "Isto sugere que estamos a assistir à formação de gás hidrogénio neutro em galáxias. Esse gás irá arrefecer, aglomerar-se e formar novas estrelas".

O Universo era um lugar muito diferente várias centenas de milhões de anos após o Big Bang, durante um período conhecido como a Era da Reionização. O gás entre as estrelas e as galáxias era em grande parte opaco. O gás em todo o Universo só se tornou totalmente transparente cerca de mil milhões de anos após o Big Bang. As estrelas das galáxias contribuíram para aquecer e ionizar o gás à sua volta, fazendo com que o gás acabasse por se tornar completamente transparente.

Ao fazer corresponder os dados do Webb a modelos de formação estelar, os investigadores descobriram também que estas galáxias têm sobretudo populações de estrelas jovens. "O facto de estarmos a ver grandes reservatórios de gás também sugere que as galáxias ainda não tiveram tempo suficiente para formar a maioria das suas estrelas", acrescentou Watson.

Isto é apenas o começo

O Webb não só está a cumprir os objetivos da missão que impulsionaram o seu desenvolvimento e lançamento, como os está a ultrapassar. "Imagens e dados destas galáxias distantes eram impossíveis de obter antes do Webb", explicou Gabriel Brammer, coautor e professor associado do DAWN. "Além disso, tínhamos uma boa noção do que iríamos encontrar quando vislumbrámos os dados pela primeira vez - estávamos quase a fazer descobertas a olho."

Há ainda muitas outras questões a resolver. Onde, especificamente, está o gás? Quanto é que está localizado perto dos centros das galáxias - ou na sua periferia? O gás é puro ou já está povoado por elementos mais pesados? A investigação tem muito por diante. "O próximo passo é construir grandes amostras estatísticas de galáxias e quantificar em pormenor a prevalência e a proeminência das suas características", disse Heintz.

As descobertas dos investigadores foram possíveis graças ao levantamento CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) do Webb, que inclui espetros de galáxias distantes do instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), e foi lançado imediatamente para apoiar descobertas como esta como parte do programa ERS (Early Release Science) do Webb.

Este trabalho foi publicado na edição de 24 de maio de 2024 da revista Science.

// NASA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Universidade de Copenhaga (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science)
// Artigo científico (arXiv.org)

 


Quer saber mais?

Galáxia:
Wikipedia

Universo:
A expansão acelerada do Universo (Wikipedia)
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Lei de Hubble (Wikipedia)
Determinando a constante de Hubble (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)
Indicadores de distâncias cósmicas (Wikipedia)
"Escada" de distâncias cósmicas (Wikipedia)
Reionização (Wikipedia)

Levantamento CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science):
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