Num novo estudo, uma equipa internacional de astrofísicos descobriu vários objetos misteriosos escondidos em imagens do Telescópio Espacial James Webb: seis potenciais galáxias que emergiram tão cedo na história do Universo e que são tão massivas que não deveriam ser possíveis sob a atual teoria cosmológica.

Cada uma das galáxias candidatas pode ter existido no amanhecer do Universo, cerca de 500 a 700 milhões de anos após o Big Bang, ou há mais de 13 mil milhões de anos. São também gigantescas, contendo quase tantas estrelas como a Via Láctea dos tempos modernos.

"É de loucos", disse Erica Nelson, coautora da nova investigação e professora assistente de astrofísica na Universidade do Colorado em Boulder, EUA. "Simplesmente não se espera que o Universo primitivo seja capaz de se organizar tão rapidamente. Estas galáxias não deveriam ter tido tempo para se formar".

Nelson e colegas, incluindo o primeiro autor Ivo Labbé da Universidade de Tecnologia de Swinburne na Austrália, publicaram os seus resultados na edição de 22 fevereiro da revista Nature.

Os achados mais recentes não são as galáxias mais antigas já observadas pelo JWST, que foi lançado em dezembro de 2021 e é o telescópio mais poderoso alguma vez enviado para o espaço. No ano passado, outra equipa de cientistas avistou várias galáxias que provavelmente coalesceram a partir de gás cerca de 350 milhões de anos após o Big Bang. Esses objetos, no entanto, são minúsculos em comparação com as novas galáxias, contendo muitas vezes menos massa.

Os investigadores ainda precisam de mais dados para confirmar que estas galáxias são tão grandes e que datam tão atrás no tempo como parecem. Contudo, as suas observações preliminares fornecem uma amostra tentadora de como o James Webb poderá reescrever os livros de astronomia.

"Outra possibilidade é que estas coisas são um tipo diferente de objeto estranho, como quasares fracos, o que seria igualmente interessante", explicou.

Pontos difusos

Há muita excitação no ar: em 2022, Nelson e colegas dos EUA, Austrália, Dinamarca e Espanha formaram uma equipa "ad hoc" para investigar os dados que o JWST estava a transmitir para a Terra.

As suas recentes descobertas provêm do levantamento CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) do telescópio. Estas imagens olham profundamente para uma zona do céu perto da Ursa Maior - uma região do espaço relativamente enfadonha, pelo menos à primeira vista, que o Telescópio Espacial Hubble observou pela primeira vez na década de 1990.

Nelson estava a espreitar uma secção do tamanho de um selo postal de uma imagem quando avistou algo estranho: alguns "pontos difusos" de luz que pareciam demasiado brilhantes para serem reais.

"Eles eram tão vermelhos e tão brilhantes", disse Nelson. "Não estávamos à espera de os ver".

Ela explicou que, em astronomia, a luz vermelha normalmente assinala luz antiga. O Universo, disse Nelson, tem vindo a expandir-se desde o início dos tempos. À medida que cresce, as galáxias e outros objetos celestes afastam-se cada vez mais e a luz que emitem é esticada. Quanto mais a luz é esticada, mais vermelha parece aos instrumentos humanos (em contraste, a luz dos objetos que se aproximam da Terra parece mais azul).

A equipa fez cálculos e descobriu que as suas galáxias antigas também eram enormes, abrigando dezenas a centenas de milhares de milhões de estrelas do tamanho do Sol, em termos de massa, ao nível da Via Láctea.

Estas galáxias primordiais, no entanto, provavelmente não tinham muito em comum com a nossa.

"A Via Láctea forma cerca de uma a duas novas estrelas por ano", disse Nelson. "Algumas destas galáxias teriam de estar a formar centenas de novas estrelas por ano durante toda a história do Universo".

Nelson e colegas querem usar o James Webb para recolher muito mais informação sobre estes objetos misteriosos, mas já viram o suficiente para aguçar a sua curiosidade. Para começar, os cálculos sugerem que não deveria ter havido matéria normal suficiente - do tipo que compõe estrelas e corpos humanos - naquela época para formar tantas estrelas tão rapidamente.

"Mesmo que apenas uma destas galáxias seja real, vai empurrar contra os limites da nossa compreensão da cosmologia", disse Nelson.

Observando o passado

Para Nelson, as novas descobertas são o culminar de uma viagem que começou quando ela ainda andava na escola primária. Quanto tinha 10 anos, escreveu um texto sobre o Hubble, um telescópio lançado em 1990 e que ainda hoje está ativo. Nelson ficou agarrada.

"A luz demora tempo a viajar de uma galáxia até nós, o que significa que se está a olhar para trás no tempo quando se observam estes objetos", comentou. "Eu achei este conceito tão arrebatador que naquele instante decidi que era isto que queria fazer na minha vida".

O rápido ritmo de descoberta com o JWST é muito parecido com o dos primeiros dias do Hubble, disse Nelson. Na altura, muitos cientistas pensavam que as galáxias só começaram a formar-se milhares de milhões de anos após o Big Bang. Mas os investigadores cedo descobriram que o Universo primitivo era muito mais complexo e excitante do que poderiam ter imaginado.

"Apesar de já termos aprendido a nossa lição com o Hubble, ainda não esperávamos que o James Webb visse galáxias tão maduras tão longe no tempo", disse Nelson. "Estou muito entusiasmada!"

// Universidade do Colorado em Boulder (comunicado de imprensa)
// Universidade Estatal da Pensilvânia (comunicado de imprensa)
// Universidade de Tecnologia de Swinburne (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)

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