JADES-GS-z14-0 bate recorde da galáxia mais antiga observada

Uma galáxia recentemente identificada acaba de bater o recorde da mais antiga alguma vez observada, colocando um desafio importante aos modelos actuais de formação de galáxias.

Chama-se JADES-GS-z14-0 e brilha intensamente no Universo primitivo, tal como era há menos de 300 milhões de anos após o Big Bang. Uma segunda descoberta recente, denominada JADES-GS-z14-1, foi confirmada como estando quase tão distante.

Segundo os astrónomos, as detecções são agora «inequívocas», o que significa que a Aurora Cósmica poderá ter de dar algumas explicações.

«Em Janeiro de 2024, o NIRSpec observou esta galáxia, JADES-GS-z14-0, durante quase dez horas e, quando o espectro foi processado pela primeira vez, surgiram provas inequívocas de que a galáxia se encontrava realmente a um desvio para o vermelho de 14.32, destruindo o anterior recorde da galáxia mais distante», afirmaram os astrónomos Stefano Carniani, da Scuola Normale Superiore, em Itália, e Kevin Hainline, da Universidade do Arizona.

«As imagens mostram que a fonte tem mais de 1.600 anos-luz de diâmetro, demonstrando que a luz que observamos provém sobretudo de estrelas jovens e não da emissão nas proximidades de um buraco negro supermassivo em crescimento.

«Uma quantidade tão elevada de luz estelar implica que a galáxia tem várias centenas de milhões de vezes a massa do Sol! Isto levanta a questão: como pode a natureza criar uma galáxia tão brilhante, massiva e grande em menos de 300 milhões de anos?»

Foram escritos três artigos distintos sobre o tema, um dos quais acaba de ser publicado na Nature.

Outros dois trabalhos, disponíveis no arXiv, ainda não foram revistos por pares, mas os três chegam à mesma conclusão: a JADES-GS-z14-0 existe sem dúvida e constitui um ponto de dados luminoso que abre uma nova via para compreender como o Universo se formou, logo no início.

A Aurora Cósmica e o Universo primitivo

Até há relativamente pouco tempo, havia muito pouco conhecimento concreto sobre o período chamado Aurora Cósmica, correspondente ao primeiro milhar de milhões de anos após o Big Bang, ocorrido há 13,8 mil milhões de anos. Isto deve-se ao facto de o Universo primitivo estar preenchido por um nevoeiro de hidrogénio neutro que dispersava a luz e impedia a sua propagação.

Esse nevoeiro não persistiu: foi ionizado e dissipado pela luz ultravioleta emitida pelos objectos do Universo primitivo e, no final da Aurora Cósmica, o espaço tornou-se transparente.

Contudo, nessa altura já existiam muitas estrelas e galáxias. Para perceber como tudo se formou, é preciso conseguir observar através desse nevoeiro.

Esta é uma das tarefas para as quais o JWST, com os seus poderosos olhos infravermelhos, foi concebido. A radiação infravermelha consegue atravessar meios densos que bloqueiam outros tipos de luz, pois os seus comprimentos de onda longos passam com uma dispersão mínima.

O telescópio tem realizado o JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), procurando objectos existentes nos primeiros 650 milhões de anos após o Big Bang, com resultados muito interessantes.

JADES-GS-z14-0 desafia os modelos de formação de galáxias

Uma descoberta repetida tem sido a de objectos grandes muito mais cedo do que seria esperado. Isto tem sido bastante surpreendente, porque se partia do princípio de que estruturas como buracos negros supermassivos e galáxias demoravam muito tempo a formar-se - muito mais do que o período em que estão a ser observadas.

Mas a JADES-GS-z14-0 supera todas as outras. É muito grande e extremamente brilhante, nada semelhante ao que os astrónomos previram que as galáxias do Universo primitivo seriam.

Em primeiro lugar, a sua dimensão indica que a maior parte da luz tem de vir de estrelas, e não da intensa luminosidade do espaço em redor de um buraco negro supermassivo em crescimento.

A análise da sua luz revela ainda a presença de muito pó e oxigénio, algo inesperado numa época tão inicial. Estes elementos pesados teriam de ser produzidos no interior de estrelas, que depois precisariam de explodir. Estas características indicam que várias gerações de estrelas massivas já terão vivido e morrido até aos 300 milhões de anos após o Big Bang.

Considerando que as estrelas maiores da actualidade têm ciclos de vida de apenas alguns milhões de anos, isso não é impossível, mas continua a não ser exactamente o que os astrónomos esperavam encontrar.

No conjunto, a galáxia sugere que é necessário repensar o Universo primitivo, demonstrando que o grande número de fontes luminosas ali observado não pode ser explicado inteiramente por buracos negros em crescimento. De alguma forma, galáxias grandes, brilhantes e bem formadas conseguem montar-se cedo na Aurora Cósmica.

«A JADES-GS-z14-0 torna-se agora o arquétipo deste fenómeno», disse Carniani. «É impressionante que o Universo consiga criar uma galáxia destas em apenas 300 milhões de anos.»

O artigo da descoberta, liderado por Carniani, foi publicado na Nature. Outros artigos que estudam as propriedades da luz da galáxia podem ser encontrados no arXiv aqui e aqui.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em Maio de 2024.