JWST revela formação ativa de galáxia inicial, leve como uma Via Láctea bebê: WebCuriosos

Uma galáxia que se esconde nos confins do Universo, apenas 600 milhões de anos depois do Big Bang, está a dar-nos a melhor visão de como poderia ter sido a nossa jovem Via Láctea.

Estourando com a formação de estrelas, euRecebeu o apelido de Firefly Sparkle. No entanto, tendo viajado 13,2 mil milhões de anos para chegar até nós, a luz “brilhante” da galáxia só pode ser vista graças a uma combinação do telescópio espacial mais poderoso alguma vez construído e a uma peculiaridade da gravidade que curva o espaço-tempo numa lupa.

A visão do Firefly Sparkle é tão detalhada que os astrônomos foram capazes de identificar 10 aglomerados estelares discretos e determinar a massa da galáxia à medida que ela se forma e cresce ativamente na escuridão da Aurora Cósmica.

“Não pensei que fosse possível decompor uma galáxia que existiu tão cedo no Universo em tantos componentes distintos, muito menos descobrir que a sua massa é semelhante à da nossa própria galáxia quando estava em processo de formação,” diz a astrofísica Lamiya Mowla do Wellesley College, nos EUA.

“Há tanta coisa acontecendo dentro desta pequena galáxia, incluindo tantas fases diferentes de formação estelar.”

Os primeiros bilhões de anos do Universo são de intenso interesse para quem estuda o cosmos. Este período é conhecido como Amanhecer Cósmico e contém as épocas em que toda a matéria do Universo começou a se unir a partir da névoa primordial de partículas, transformando-se em estrelas e galáxias e em tudo o mais que compõe o Universo ao seu redor.

Obviamente, queremos saber mais sobre como nasceu o Universo; mas a Aurora Cósmica é tremendamente difícil de ver. Está tão distante que os objetos dentro dele mal são registrados como manchas de luz pelos nossos telescópios mais poderosos.

É aqui que entram as lentes gravitacionais. Quando algo massivo está no espaço, seu imenso campo gravitacional faz com que o próprio espaço-tempo se deforme – um pouco como jogar uma bola de boliche em um trampolim estica o tapete. Se você rolar uma bola de gude sobre o tapete do trampolim, ela seguirá um caminho curvo; da mesma forma, a luz que viaja através de uma lente gravitacional segue a curvatura do espaço-tempo distorcido.

Quando sai do outro lado, a luz costuma ficar borrada, distorcida e replicada em múltiplas imagens; mas, acima de tudo, é ampliado. Os astrônomos podem pegar toda essa luz confusa e endireitá-la para ver a verdadeira natureza da fonte que a produziu.

Assim é com Firefly Sparkle. Está situado ao longo da nossa linha de visão, atrás de um aglomerado gigante de galáxias em primeiro plano, cuja luz viajou durante 5,3 mil milhões de anos para chegar até nós. Este aglomerado é conhecida como fonte de lentee, portanto, um excelente candidato para o JWST, cujas capacidades infravermelhas são perfeitas para estudar a luz distante esticada em comprimentos de onda mais vermelhos pela expansão do Universo.

A luz do Firefly Sparkle ampliada pelo aglomerado de galáxias é esticada em uma mancha longa e brilhante, ao longo da qual podem ser vistos aglomerados de estrelas brilhando. Os investigadores reconstruíram esta luz numa galáxia coerente semelhante a uma lágrima que floresce com o nascimento de novas estrelas.

“A nossa reconstrução mostra que aglomerados de estrelas em formação ativa estão rodeados por luz difusa de outras estrelas não resolvidas,” diz o astrofísico Kartheik Iyer da Universidade de Columbia, nos EUA. “Esta galáxia está literalmente em processo de montagem.”

Como a luz da galáxia foi esticada em um arco, os pesquisadores conseguiram facilmente identificar aglomerados estelares individuais e determinar a massa da galáxia. É bastante leve, com uma massa que esperaríamos ver em um bebê da Via Láctea. Além disso, os aglomerados de estrelas apresentam cores diferentes em todo o espectro.

Isto sugere que a formação de estrelas não é simultânea, uma vez que diferentes estrelas em diferentes fases da vida emitem diferentes tipos de luz. Cada um dos clusters está em uma fase diferente de sua evolução. Juntos, os aglomerados representam cerca de metade da massa total do Firefly Sparkle. É uma visão rara do processo de montagem galáctica.

Outra pista sobre o crescimento da galáxia é que outras galáxias estão muito próximas. Duas galáxias estão localizadas a distâncias de Firefly Sparkle de 6.500 anos-luz e 42.000 anos-luz, respectivamente.

Isso é suficientemente próximo para que as três galáxias estejam provavelmente ligadas gravitacionalmente numa dança orbital de três vias – e poderá ser a fase inicial da forma canibal como as galáxias jovens crescem. O crescimento da Via Láctea, por exemplo, foi alimentado pela absorção de múltiplas galáxias menores.

“Há muito que se prevê que as galáxias no Universo primordial se formam através de sucessivas interacções e fusões com outras galáxias mais pequenas,” diz o astrofísico Yoshihisa Asada da Universidade de Kyoto, no Japão. “Podemos estar testemunhando esse processo em ação.”

A pequena galáxia deu-nos uma das visões mais detalhadas que já tivemos sobre como as galáxias bebés crescem e representa uma rara oportunidade de compreender melhor a nossa própria galáxia. Mas essas oportunidades já estão a tornar-se menos raras.

“Esta é apenas a primeira de muitas galáxias que o JWST irá descobrir,” diz o astrônomo Maruša Bradač da Universidade de Ljubljana, na Eslovênia.

“Assim como os microscópios nos permitem ver os grãos de pólen das plantas, a incrível resolução de Webb e o poder de ampliação das lentes gravitacionais nos permitem ver os pequenos pedaços dentro das galáxias. Nossa equipe está agora analisando todas as galáxias primitivas, e os resultados estão todos apontando no mesma direção: ainda temos que aprender muito mais sobre como essas primeiras galáxias se formaram.”

A pesquisa foi publicada em Natureza.