Uma semana depois, os astrônomos encontraram uma galáxia mais profunda no tempo

Os dados do Telescópio Espacial Webb só chegaram às mãos dos astrônomos nas últimas semanas, mas eles esperam por isso há anos, e parece que as análises estão prontas. O resultado foi como uma corrida no tempo, pois novas descobertas encontraram objetos que se formaram muito mais próximos do Big Bang que produziu nosso universo. Semana Anterior, Uma dessas buscas Uma galáxia que existia apareceu menos de 400 milhões de anos após o Big Bang. Esta semana, uma nova análise revelou uma galáxia que apareceu apenas 233 milhões de anos após o surgimento do universo.

Essa descoberta é um feliz subproduto do trabalho projetado para responder a uma pergunta mais geral: quantas galáxias devemos esperar ver em diferentes pontos do tempo após o Big Bang?

De volta no tempo

Como relatamos na semana passada, o universo primitivo era opaco à luz em qualquer comprimento de onda carregando mais energia do que o necessário para ionizar o hidrogênio. Esta energia está na porção ultravioleta do espectro, mas o desvio para o vermelho causado pelos 13 bilhões de anos de expansão do universo deslocou este ponto de corte para a porção infravermelha do espectro. Para encontrar galáxias dessa época, temos que procurar objetos que não são visíveis em comprimentos de onda infravermelhos mais curtos (o que significa que a luz já esteve acima do ponto de corte de hidrogênio), mas aparecem em comprimentos de onda de energia mais baixa.

Quanto mais profunda a fronteira entre o visível e o invisível no infravermelho, mais forte o desvio para o vermelho e mais distante o objeto. Quanto mais distante um objeto estiver, mais próximo estará o tempo do Big Bang.

Estudos dessas galáxias podem nos dizer algo sobre suas propriedades individuais. Mas identificar um grande grupo de galáxias primitivas pode nos ajudar a determinar a rapidez com que se formaram e identificar quaisquer mudanças na dinâmica galáctica que ocorreram em um momento específico no passado do universo. Essa mudança ao longo do tempo na frequência de objetos visíveis é chamada de ‘função de luminosidade’, e algum trabalho foi feito para descrever a função de luminosidade das galáxias primitivas. Mas os comprimentos de onda infravermelhos das primeiras galáxias são absorvidos pela atmosfera da Terra e, portanto, devem ser fotografados do espaço. Este foi um dos objetivos de projeto do Telescópio Webb.

O novo trabalho se concentrou em examinar a função de luminosidade das galáxias que se formaram logo (astronomicamente falando) após o Big Bang. Mas ao criar um catálogo de galáxias primitivas, os pesquisadores descobriram o que parece ser a galáxia mais antiga já fotografada.

Seleção de trabalho

Os pesquisadores usaram duas fontes de dados para reconstruir a aparência das galáxias em diferentes momentos. Um foi produzido analisando o trabalho feito com um telescópio infravermelho (ESA’s vista do telescópio) e o Telescópio Espacial Spitzer, ambos com imagens de galáxias relativamente mais velhas quando produziram a luz que agora atinge a Terra – cerca de 600 milhões de anos ou mais após o Big Bang. Outros dados incorporados gerados pelo Webb, incluindo os conjuntos de dados analisados ​​no artigo Denuncie-nos E a área foi filmada em O primeiro lançamento de imagem pública. Em todos os casos, os pesquisadores procuraram a mesma coisa: coisas que estavam presentes nos comprimentos de onda infravermelhos mais longos, mas ausentes nos mais curtos.

Ao todo, a equipe identificou 55 galáxias distantes, 44 das quais não haviam sido observadas antes. Trinta e nove deles vêm de dados da Web, e esse número inclui as duas galáxias antigas identificadas na semana passada. Os números não são particularmente precisos para redshifts mais altos, pois são baseados em apenas uma ou duas galáxias. Mas, em geral, a tendência é de uma diminuição gradual dos objetos visíveis dentro de algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, sem mudanças ou cortes acentuados.

Mas o incrível é que existem dados para uma galáxia em um redshift muito grande (z = 16,7, para quem entende dessas coisas). Isso o coloca em menos de 250 milhões de anos após o Big Bang. Essa distância depende em parte do fato de que o primeiro filtro de comprimento de onda no qual o objeto aparece parece ser muito fraco, indicando que é fraco nos comprimentos de onda que o filtro permite. Isso indica que o corte de luz induzido por hidrogênio está próximo à borda da banda do filtro.

Como as galáxias distantes descritas na semana passada, também parece ter o equivalente a um bilhão de sóis de material na forma de estrelas. Os pesquisadores estimam que ele pode ter começado a formar estrelas 120 milhões de anos após o Big Bang, e certamente o fez há 220 milhões de anos.

Os pesquisadores estão bastante confiantes de que esta nova galáxia é uma descoberta real: “Após extensa pesquisa, não podemos encontrar nenhuma explicação razoável para este objeto, além de uma nova galáxia com redshift”. E ao adicionar uma segunda confirmação independente de descobertas anteriores de galáxias, aumenta muito nossa confiança nessas descobertas. Tudo isso sugere que o novo telescópio cumpre as promessas, pelo menos em termos de galáxias primitivas.

A grande questão agora é o que aparecerá quando eles forem direcionados para regiões com lentes altas, que podem ser capazes de ampliar objetos a um ponto em que possamos visualizar as estruturas dentro dessas galáxias primitivas. Provavelmente já fizemos isso, mas teremos que esperar que as descrições apareçam no arquivo arXiv.

arquivo arXiv. Número abstrato: 2207.12356 (Sobre arXiv).