Novas imagens, pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, revelam pela primeira vez galáxias com barras estelares - características alongadas de estrelas que se estendem dos centros das galáxias para os seus discos exteriores - numa altura em que o Universo tinha apenas 25% da sua idade atual. A descoberta das chamadas galáxias barradas, semelhantes à nossa Via Láctea, tão cedo no Universo, vai exigir que os cientistas refinem as suas teorias sobre a evolução galáctica.

Antes do Webb, as imagens do Telescópio Espacial Hubble nunca tinham detetado barras em épocas tão jovens. Numa imagem Hubble, uma galáxia, EGS-23205, é pouco mais do que uma mancha em forma de disco, mas na imagem obtida pelo Webb no verão passado, é uma bela galáxia em espiral com uma clara barra estelar.

"Olhei para estes dados e disse: 'Vamos largar tudo o resto!'", disse Shardha Jogee, professora de astronomia na Universidade do Texas em Austin. "As barras dificilmente visíveis nos dados do Hubble saltaram à vista na imagem do Webb, mostrando o tremendo poder do telescópio em ver a estrutura subjacente nas galáxias", disse, descrevendo os dados do CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science Survey), liderado pelo professor Steven Finkelsetin da Universidade do Texas em Austin.

A equipa identificou outra galáxia barrada, EGS-24268, há cerca de 11 mil milhões de anos, o que faz com que duas galáxias barradas existam mais longe no tempo do que qualquer outra galáxia anteriormente descoberta.

Num artigo aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters, destacam estas duas galáxias e mostram exemplos de quatro outras galáxias barradas vistas há mais de 8 mil milhões de anos.

"Para este estudo, estamos perante um novo regime onde ninguém tinha utilizado este tipo de dados ou feito este tipo de análise quantitativa antes", disse Yuchen "Kay" Guo, estudante que liderou a análise, "por isso tudo é novo. É como entrar numa floresta em que nunca ninguém tinha entrado".

As barras desempenham um papel importante na evolução galáctica ao canalizarem gás para as regiões centrais, impulsionando a formação estelar.

"As barras resolvem o problema da cadeia de abastecimento nas galáxias", disse Jogee. "Tal como precisamos de trazer matéria-prima do porto para as fábricas para fazer novos produtos, uma barra transporta poderosamente gás para a região central, onde o gás é rapidamente convertido em novas estrelas a um ritmo tipicamente 10 a 100 vezes mais depressa do que no resto da galáxia".

Montagem de imagens obtidas pelo James Webb mostrando seis exemplos de galáxias barradas, duas das quais representam os tempos mais antigos identificados e caracterizados até à data. Os rótulos na parte superior esquerda de cada figura mostram o tempo de retrocesso de cada galáxia, variando de 8,4 a 11 mil milhões de anos atrás, quando o Universo tinha apenas 40% a 20% da sua idade actual.
Crédito: NASA/CEERS/Universidade do Texas em Austin

As barras também ajudam a fazer crescer buracos negros supermassivos nos centros das galáxias, canalizando o gás parte do caminho.

A descoberta de barras durante tais épocas iniciais abala de várias maneiras os cenários de evolução galáctica.

"Esta descoberta das primeiras barras significa que os modelos de evolução galáctica têm agora um novo percurso, através das barras, para acelerar a produção de novas estrelas nas primeiras épocas", disse Jogee.

E a própria existência destas primeiras barras desafia os modelos teóricos, uma vez que precisam de acertar a física galáctica a fim de prever a abundância correta de barras. A equipa irá testar diferentes modelos nos seus próximos trabalhos.

O Telescópio Espacial James Webb pode desvendar estruturas em galáxias distantes melhor do que o Hubble por duas razões: em primeiro lugar, o seu espelho maior dá-lhe mais capacidade de recolha de luz, permitindo-lhe ver mais longe e com maior resolução. Em segundo lugar, consegue ver melhor através da poeira, pois observa em comprimentos de onda infravermelhos mais longos do que o Hubble.

Os estudantes Eden Wise e Zilei Chen desempenharam um papel fundamental na investigação ao rever visualmente centenas de galáxias, procurando aquelas que pareciam ter barras, o que ajudou a reduzir a lista a algumas dezenas para que os outros investigadores pudessem analisar com uma abordagem matemática mais intensiva.

Outros coautores da Universidade do Texas em Austin são Steven Finkelstein, Micaela Bagley e Maximilien Franco. Dúzias de coautores de outras instituições são originários de outras partes dos EUA, do Reino Unido, Japão, Espanha, França, Itália, Austrália e Israel.

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

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