Webb revela a galáxia mais distante conhecida – ‘descoberta extragaláctica mais importante até hoje’

Os astrônomos usam NASAde Telescópio Espacial James Webb Eles descobriram as galáxias mais antigas e distantes conhecidas, datando de apenas 300 milhões de anos a grande explosãoÉ um marco importante na compreensão dos estágios iniciais do universo.

Uma equipe internacional de astrônomos anunciou a descoberta das duas galáxias confirmadas mais antigas e distantes até o momento, datando de apenas 300 milhões de anos após o Big Bang. Esta importante descoberta, feita usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, representa um marco importante no estudo do universo primitivo. Essas galáxias foram descobertas pela equipe Advanced Galactic Deep Extraterrestrial Survey (JADES) do JWST, co-liderada pelo astrônomo Brant Robertson, da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.

“Esta descoberta é completamente inesperada e provavelmente será vista como a descoberta extragaláctica mais importante do JWST até à data”, disse Robertson, professor de astronomia e astrofísica e membro do comité diretor do JADES. Ele é o autor principal do primeiro de três artigos que tratam de diferentes aspectos da descoberta.

Num artigo, os autores concluíram: “Isto demonstra o impacto direto que as novas observações do JWST podem ter no nosso conhecimento do universo distante. Com aglomerados de galáxias com alto desvio para o vermelho formando-se agora menos de 300 milhões de anos após o Big Bang, expandimos o nosso acesso ao passado cósmico em 40% durante os primeiros 18 meses de operações do JWST.

Redshift refere-se a um efeito causado pela expansão do universo, onde o comprimento de onda da luz de galáxias distantes é esticado à medida que viaja. Nestas galáxias recentemente descobertas, o efeito é intenso, estendendo-se por um factor de 15, deslocando até a luz ultravioleta das galáxias para comprimentos de onda infravermelhos onde apenas o Telescópio Espacial James Webb consegue ver.

Os cientistas usaram o Espectrômetro de Infravermelho Próximo (NIRSpec) do Telescópio Espacial James Webb da NASA para obter um espectro da galáxia distante JADES-GS-z14-0, a fim de medir com precisão seu desvio para o vermelho e, assim, determinar sua idade. O desvio para o vermelho pode ser determinado a partir da localização do comprimento de onda crítico conhecido como fração Lyman-alfa. Esta galáxia remonta a menos de 300 milhões de anos após o Big Bang. Fonte da imagem: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmstead (STScI), S. Cargnani (Scuola Normale Superiore), colaboração JADES

Perseguindo as primeiras galáxias

A teoria moderna sustenta que as galáxias evoluem em regiões especiais onde a gravidade concentra o gás cósmico e a matéria escura em aglomerados densos conhecidos como “halos”. Esses halos evoluíram rapidamente no início do universo, fundindo-se para formar enormes aglomerados de matéria. Esta rápida evolução é a razão pela qual os astrónomos estão tão interessados ​​em encontrar galáxias mais antigas: cada pequeno incremento faz com que os nossos olhos recuem para um período menos evoluído, quando as galáxias mais brilhantes eram mais distintas e invulgares.

As duas galáxias recém-descobertas foram encontradas em uma região próxima ao Hubble Extreme Deep Field, e isso foi confirmado através de análise espectroscópica. De acordo com as práticas de nomenclatura padrão da colaboração, as galáxias são agora conhecidas como JADES-GS-z14-0 e JADES-GS-z14-1, sendo a primeira a mais distante das duas.

Além de ser o novo recordista de distância, o JADES-GS-z14-0 é grande e brilhante. O JWST mede a galáxia com um diâmetro de mais de 1.600 anos-luz. Muitas das galáxias mais brilhantes produzem a maior parte da sua luz através do gás que cai numa galáxia massiva Buraco negro, produção de quasar. Mas a equipa diz que o grande tamanho de JADES-GS-z14-0 significa que a luz deve ser produzida por estrelas jovens.

Joias profundamente escondidas

No entanto, a enorme galáxia era um mistério para a equipa JADES quando a descobriram pela primeira vez, há mais de um ano, pois parece suficientemente próxima no céu de uma galáxia em primeiro plano para que não pudessem ter a certeza de que as duas não eram vizinhas. Mas em outubro de 2023, a equipe JADES conduziu imagens mais profundas – cinco dias inteiros usando a câmera infravermelha próxima JWST em apenas um campo – para formar o “Campo de Ativos JADES”. Com o uso de filtros projetados para isolar melhor as primeiras galáxias, aumentou a confiança de que JADES-GS-z14-0 estava realmente muito distante.

Além disso, a galáxia caiu numa região onde a equipa realizou imagens ultraprofundas com o instrumento JWST Mid-InfraRed. Estes resultados combinados de imagens convenceram a equipa a incluir a galáxia no que estava planeado para ser a observação do cume do JADES, uma campanha de 75 horas para realizar análises espectroscópicas em galáxias ténues e primitivas. A análise espectroscópica confirmou as suas esperanças de que JADES-GS-z14-0 fosse de facto uma galáxia recordista, e que a ténue galáxia candidata JADES-GS-z14-1 estivesse quase igualmente distante.

Uma nova era na exploração cósmica

A combinação de alta luminosidade e origem estelar faz de JADES-GS-z14-0 a evidência mais notável da rápida formação de galáxias grandes e massivas no Universo primordial. “Poderíamos ter detectado esta galáxia mesmo que fosse 10 vezes mais ténue, o que significa que poderíamos ver outros exemplos no Universo primitivo – talvez nos primeiros 200 milhões de anos”, disse Robertson. “Esta galáxia é verdadeiramente uma joia e aponta para mais tesouros escondidos no universo primitivo.”

O artigo de Robertson, “Primeiras galáxias no campo de origens JADES: uma função da luminosidade e da densidade da taxa de formação de estrelas cósmicas 300 milhões de anos após o Big Bang”, foi aceito para publicação na revista Jornal Astrofísico.

Referência: “Primeiras Galáxias no Campo de Origens JADES: Função de Luminosidade e Densidade da Taxa de Formação Estelar Cósmica 300 Ma Após o Big Bang” por Brant Robertson, Benjamin D. Guilherme M. Baker, Andrew J. Bunker, Stefano Cargnani, Courtney Carrera, Philip A. Cargill, Stephane Charlot, Jacopo Chevallard, Mirko Curti, Emma Curtis Lake, Francesco DiEugenio, Ichi Egami, Ryan Hausen, Jacob M. Hilton. , Peter Jacobsen, Ziyuan Ji, Gareth C. Jones, Roberto Maiolino, Michael V. Maceda, Erika Nilsson, Pablo G. Pérez Gonzalez, David Puskas, Marcia Ricci, Rinsky Smit, Vengo Sun, Hanna Opler, Lily Witler, Cristina C. Williams, Christopher NA Wilmer, Chris Willott, Joris Wittstock, aceitos. Jornal Astrofísico.
arXiv:2312.10033

O Telescópio Espacial James Webb é um programa internacional liderado pela NASA com o seu parceiro, a Agência Espacial Europeia (ESA).Agência Espacial Europeia) e CSA (Agência Espacial Canadense).