O Telescópio Espacial James Webb (JWST) descobriu o que poderiam ser os primeiros aglomerados de estrelas do universo.
O JWST detectou os cinco aglomerados protoglobulares – enxames de milhões de estrelas unidas pela gravidade – dentro do arco Cosmic Gems, uma galáxia que se formou apenas 460 milhões de anos após o Big Bang.
O arco Cosmic Gems recebe esse nome devido à sua aparência: quando visto de nossa sistema solara galáxia repleta de estrelas parece um crescente fino como um fio de cabelo devido à poderosa influência gravitacional de uma galáxia em primeiro plano, que amplia e distorce a aparência da galáxia distante.
A galáxia é a região mais ampliada observada nos primeiros 500 milhões de anos do nosso Universo, dando aos astrónomos uma janela sem precedentes sobre como os movimentos das primeiras estrelas esculpiram as galáxias durante o amanhecer cósmico.
O amanhecer cósmico é o tempo que abrange os primeiros bilhões de anos do universo. Aproximadamente 400 milhões de anos após o Big Bang, começou a Época da Reionização, na qual a luz das estrelas nascentes retirou o hidrogénio dos seus eletrões, levando a uma remodelação fundamental das estruturas galácticas.
“O universo primitivo não é nada como esperávamos”, primeiro autor do estudo Ângela Adam, um astrônomo da Universidade de Estocolmo, disse ao Live Science. “As galáxias são mais luminosas, formam estrelas a uma velocidade vertiginosa e fazem-no em enxames estelares massivos e densos. Estamos a construir uma nova compreensão de como as primeiras galáxias se formaram.”
Os pesquisadores publicaram suas descobertas em 24 de junho na revista Natureza.
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Luzes acesas na descida cósmica
À medida que as estrelas se formam, eles jogam fora o material na forma de ventos e jatos de plasma ionizado – um processo conhecido como feedback estelar.
“Para formar estes aglomerados de 5 estrelas, esta pequena galáxia teve que fazê-lo com uma eficiência muito elevada”, disse Adamo. “O feedback estelar das estrelas nos aglomerados estelares deve ter sido tremendo.”
Os cientistas descobriram o arco Cosmic Gems em 2018 usando o telescópio espacial Hubble. Normalmente, as galáxias de uma época tão antiga emitem luz que é demasiado fraca para ser detectada pelos telescópios. Mas um fenômeno chamado lente gravitacional pode ajudar os astrônomos a observá-las.
Como Einstein descreveu em seu teoria da relatividade geral, a gravidade é a curvatura e distorção do espaço-tempo na presença de matéria e energia. Este espaço curvo, por sua vez, estabelece as regras de como a energia e a matéria se movem.
Isso significa que mesmo que a luz viaje em linha reta, a luz pode ser curvada e ampliada pela presença da gravidade. Neste caso, a galáxia SPT-CL J0615-5746 fica entre o arco das Joias Cósmicas e o nosso sistema solar, curvando e ampliando a luz da galáxia primitiva para que possa ser vista por telescópios.
Ao apontar o JWST para esta região do espaço curvo, os astrónomos observaram o arco das Joias Cósmicas com detalhes sem precedentes, resolvendo os cinco aglomerados globulares aninhados no seu interior. Eles descobriram que os aglomerados eram incrivelmente densos, sendo cerca de três ordens de magnitude mais densos do que as regiões de formação estelar observadas mais perto da Terra.
Os aglomerados estão entre os primeiros a serem observados. Mas ainda não está claro se eles são os primeiros a existir, disse Adamo.
“Em princípio, eu esperaria que a formação estelar ocorresse de forma agrupada, mesmo em galáxias bastante primordiais”, acrescentou. “Mas para formar [massive] aglomerados protoglobulares, a galáxia hospedeira precisa ser capaz de criar e reter massa suficiente em gás. Portanto, tudo depende da rapidez com que as galáxias primordiais podem crescer.”
Para saber mais sobre as primeiras brasas do cosmos na região, os pesquisadores farão uma análise espectroscópica usando o JWST. Isto permitirá aos astrónomos reconstruir as propriedades físicas dos enxames, restringir ainda mais as suas idades e traçar o impacto que as estrelas dos enxames tiveram na sua galáxia mais ampla.
