Uma galáxia acabada de descobrir bateu o recorde do objecto mais antigo alguma vez observado, colocando um grande desafio aos actuais modelos de formação de galáxias.
Chama-se JADES-GS-z14-0 e brilha intensamente no Universo primordial, tal como era menos de 300 milhões de anos depois do Big Bang. Uma segunda descoberta recente, designada JADES-GS-z14-1, foi confirmada como estando quase tão distante.
Segundo os astrónomos, estas detecções são agora «inequívocas», o que significa que o Alvorecer Cósmico poderá ter algumas explicações a dar.
JADES-GS-z14-0 estabelece um novo recorde cósmico
«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, existiam provas inequívocas de que a galáxia se encontrava realmente a um desvio para o vermelho de 14,32, pulverizando o anterior recorde da galáxia mais distante», afirmam 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, provando 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 grande de luz estelar implica que a galáxia possui várias centenas de milhões de vezes a massa do Sol! Isto levanta uma questão: como pode a natureza criar uma galáxia tão brilhante, maciça e grande em menos de 300 milhões de anos?»
Foram carregados três artigos distintos no servidor de pré-publicações arXiv. Ainda não passaram por revisão por pares, mas os três chegam à mesma conclusão: JADES-GS-z14-0 existe sem dúvida e constitui um ponto de dados brilhante que abre uma nova via para compreender a formação do Universo nos seus primeiros tempos.
O Alvorecer Cósmico e a névoa do Universo primordial
Até há relativamente pouco tempo, existia muito pouco conhecimento concreto sobre o período conhecido como Alvorecer Cósmico, os primeiros mil milhões de anos, aproximadamente, após o Big Bang ocorrido há 13,8 mil milhões de anos. Isto deve-se ao facto de o Universo inicial estar preenchido por uma névoa de hidrogénio neutro que dispersava a luz e impedia a sua propagação.
Essa névoa não permaneceu para sempre: foi ionizada e dissipada pela radiação ultravioleta emitida pelos objectos do Universo primordial e, no fim do Alvorecer Cósmico, o espaço tornou-se transparente.
Nessa altura, porém, já existia uma grande quantidade de estrelas e galáxias. Para perceber como tudo se formou, é necessário conseguir observar através dessa névoa.
Este é um dos objectivos para os quais o JWST, equipado com os seus poderosos olhos infravermelhos, foi concebido. A radiação infravermelha consegue atravessar meios densos que são impenetráveis para 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.
Uma galáxia brilhante e maciça demasiado cedo
Uma descoberta repetida tem sido a de objectos grandes muito antes do que seria esperado. Isto tem sido bastante surpreendente, porque se partia do pressuposto de que estruturas como buracos negros supermassivos e galáxias demoravam muito tempo a formar-se - um período muito superior à escala temporal em que estão a ser observadas.
Mas JADES-GS-z14-0 supera todas as restantes. É muito grande e muito brilhante, nada parecida com aquilo que os astrónomos previram que as galáxias do Universo primordial seriam. Antes de mais, as suas dimensões indicam que a maior parte da luz terá de vir de estrelas, e não do intenso brilho do espaço em redor de um buraco negro supermassivo em crescimento.
A análise da sua luz revelou a presença de uma grande quantidade de poeira e oxigénio, algo inesperado numa época tão remota. Estes elementos pesados teriam de ser produzidos no interior de estrelas, que depois precisariam de explodir. Estas características sugerem que várias gerações de estrelas maciças já terão vivido e morrido nos 300 milhões de anos seguintes ao Big Bang.
Tendo em conta que as maiores estrelas actuais têm tempos de vida de apenas alguns milhões de anos, isto não é impossível, embora continue a não corresponder inteiramente ao que os astrónomos esperavam encontrar.
No seu conjunto, a galáxia indica que é necessário repensar o Universo primordial, demonstrando que o elevado número de fontes luminosas aí observado não pode ser explicado apenas pelo crescimento de buracos negros. De alguma forma, galáxias grandes, brilhantes e bem formadas podem reunir-se cedo no Alvorecer Cósmico.
«JADES-GS-z14-0 torna-se agora o arquétipo deste fenómeno», afirma Carniani. «É espantoso que o Universo consiga criar uma galáxia destas em apenas 300 milhões de anos.»
O artigo sobre a descoberta, liderado por Carniani, pode ser consultado no arXiv. Os artigos simultâneos que estudam as propriedades da luz da galáxia também podem ser encontrados no arXiv, aqui e aqui.
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