Cientistas identificam a formação de algumas das primeiras galáxias do Universo

Os cientistas acabam de identificar os processos de formação de algumas das primeiras galáxias do Universo, numa época turbulenta conhecida como Alvorecer Cósmico.

Observações do Universo primitivo pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST), referentes a um período entre 13,3 e 13,4 mil milhões de anos atrás - apenas algumas centenas de milhões de anos depois do Big Bang -, revelaram sinais de que três galáxias em formação e crescimento estavam a atrair ativamente reservas de gás.

«Pode dizer-se que estas são as primeiras imagens “diretas” da formação de galáxias que alguma vez vimos», afirma o astrofísico Kasper Elm Heintz, do Instituto Niels Bohr, na Dinamarca, que liderou a investigação.

«Enquanto o [Telescópio Espacial] James Webb já nos tinha mostrado galáxias primitivas em fases posteriores da sua evolução, aqui assistimos ao seu próprio nascimento e, portanto, à construção dos primeiros sistemas estelares do Universo.»

O Alvorecer Cósmico e as primeiras galáxias

O primeiro milhar de milhões de anos, aproximadamente, após o Big Bang é conhecido como Alvorecer Cósmico e está envolto em duas coisas: mistério e um nevoeiro de hidrogénio neutro que preenchia o Universo e impedia a luz de se propagar livremente. Na verdade, o primeiro é uma consequência direta e natural do segundo, uma vez que a luz é a ferramenta que utilizamos para compreender o Universo.

O JWST foi concebido, em parte, para tentar penetrar esse nevoeiro, pois os comprimentos de onda infravermelhos com que observa o cosmos atravessam-no mais facilmente e percorrem distâncias maiores do que outros comprimentos de onda. O que se procura perceber é como tudo se organizou: como as primeiras estrelas e galáxias surgiram de uma sopa primordial de plasma quente, como a luz dos primeiros objetos dissipou o nevoeiro e como o Universo deu os seus primeiros passos em direção ao que é hoje.

Reservas de gás em galáxias em formação

Heintz e a sua equipa internacional recorreram, por isso, ao poderoso olhar infravermelho do JWST para espreitar o Alvorecer Cósmico. Aí detetaram um sinal cuja origem foi associada a três galáxias. Mais concretamente, o sinal provinha do hidrogénio neutro que as rodeava, à medida que o gás absorvia e voltava a emitir a luz das galáxias.

Os investigadores concluíram que estas galáxias existiam cerca de 400 a 600 milhões de anos depois do Big Bang, que ocorreu há aproximadamente 13,8 mil milhões de anos. As três contam-se, assim, entre as galáxias mais antigas alguma vez detetadas.

«Estas galáxias são como ilhas cintilantes num mar de gás que, de resto, é neutro e opaco», diz Heintz.

Os investigadores também conseguiram distinguir as reservas de gás em redor das galáxias do gás neutro intergaláctico. Determinaram que essas reservas eram bastante grandes e cobriam uma proporção considerável de cada galáxia, o que sugere que estavam a transformar-se ativamente em material galáctico. A quantidade de gás presente também indica que, no momento registado pelas observações, as galáxias ainda não tinham formado a maior parte das suas estrelas.

«Durante as poucas centenas de milhões de anos após o Big Bang, formaram-se as primeiras estrelas, antes de as estrelas e o gás começarem a juntar-se em galáxias», explica o cosmólogo e astrofísico Darach Watson, do Instituto Niels Bohr. «É o início desse processo que vemos nas nossas observações.»

Questões sobre as primeiras estruturas do Universo

Continuam por responder muitas perguntas sobre o Alvorecer Cósmico. Mal começámos a explorar esta época e muitos segredos permanecem envolvidos em hidrogénio neutro, ainda por descobrir. As três galáxias descobertas por Heintz e pela sua equipa representam, porém, um passo em frente. Agora que sabemos que existem, podemos observá-las mais de perto para compreender melhor o processo de formação das galáxias.

«Uma das perguntas mais fundamentais que nós, seres humanos, sempre colocámos é: “De onde viemos?”», afirma o astrónomo Gabriel Brammer, do Instituto Niels Bohr.

«Aqui, juntamos mais um pouco da resposta ao lançar luz sobre o momento em que foram criadas algumas das primeiras estruturas do Universo. É um processo que continuaremos a investigar até, esperamos, conseguirmos encaixar ainda mais peças do puzzle.»

A investigação foi publicada na revista Science.