Traduzido por Julio Batista
Original da Sociedade Astronômica Real
Um novo estudo liderado por uma equipe conjunta da Universidade de Nagoya e do Observatório Astronômico Nacional do Japão mediu a idade cósmica de uma galáxia muito distante. A equipe usou o conjunto de radiotelescópios do ALMA para detectar um sinal de rádio que tem viajado por aproximadamente 97% da idade do Universo. Esta descoberta confirma a existência de galáxias no Universo primitivo descoberto pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês). A pesquisa foi publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
A galáxia, chamada GHZ2/GLASS-z12, foi inicialmente identificada no levantamento do JWST GLASS, um levantamento que observa o Universo distante e atrás de aglomerados maciços de galáxias. Essas observações consistem em várias imagens usando diferentes filtros de cores de banda larga, semelhantes às cores RGB separadas em uma câmera. Para galáxias distantes, a luz leva tanto tempo para chegar até nós que a expansão do Universo mudou a cor dessa luz para o extremo vermelho do espectro de luz visível no chamado desvio para o vermelho. A cor vermelha do GHZ2/GLASS-z12 consequentemente ajudou os pesquisadores a identificá-lo como uma das candidatas mais convincentes para uma galáxia distante que eles observaram.
Tantas galáxias distantes brilhantes foram identificadas nas primeiras semanas de observações do JWST que desafiaram nossa compreensão básica da formação das primeiras galáxias. No entanto, essas cores vermelhas são apenas indicativas de uma galáxia distante e, em vez disso, podem ser uma galáxia muito rica em poeira disfarçada de objeto mais distante. Somente observações diretas de linhas espectrais – linhas presentes no espectro de luz de uma galáxia usadas para identificar os elementos presentes – podem confirmar de forma robusta as verdadeiras distâncias dessas galáxias.
Imediatamente após a descoberta dessas primeiras candidatas a galáxias, dois pesquisadores em início de carreira da Universidade de Nagoya e do Observatório Astronômico Nacional do Japão usaram os quarenta radiotelescópios da rede ALMA no Chile para caçar uma linha espectral para confirmar as verdadeiras idades das galáxias.
O ALMA apontou para GHZ2/GLASS-z12 para procurar uma linha de emissão associada ao oxigênio na frequência esperada sugerida pelas observações do JWST. O oxigênio é um elemento tipicamente abundante em galáxias distantes devido à sua escala de tempo de formação relativamente curta, portanto, a equipe optou por procurar uma linha de emissão de oxigênio para aumentar as chances de detecção.
Ao combinar o sinal de cada um dos seus telescópios de 12 metros, o ALMA conseguiu detectar a linha de emissão perto da posição da galáxia. O desvio para o vermelho observado da linha indica que vemos a galáxia como era apenas 367 milhões de anos após o Big Bang.
“As primeiras imagens do Telescópio Espacial James Webb revelaram tantas galáxias primitivas que sentimos que tínhamos que testar seus resultados usando o melhor observatório da Terra”, disse o autor principal Tom Bakx, da Universidade de Nagoya. “Foi um momento muito emocionante para ser um astrônomo observacional e pudemos acompanhar o estado das observações que testarão os resultados do JWST em tempo real”.
“Inicialmente, estávamos preocupados com a ligeira variação na posição entre a linha de emissão de oxigênio detectada e a galáxia vista pelo Webb”, observou o autor Tom Bakx, “mas realizamos testes detalhados nas observações para confirmar que esta é realmente uma detecção robusta e é muito difícil explicar através de qualquer outra interpretação.”
O co-autor Jorge Zavala, do Observatório Astronômico Nacional do Japão, acrescentou: “A emissão da linha brilhante indica que esta galáxia enriqueceu rapidamente seus reservatórios de gás com elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio. Isso nos dá algumas pistas sobre a formação e evolução do primeira geração de estrelas e seu tempo de vida. A pequena separação que vemos entre o gás oxigênio e a emissão das estrelas também pode sugerir que essas primeiras galáxias sofreram explosões violentas que sopraram o gás do centro da galáxia para a região ao redor da galáxia e até mesmo além.”
“Estas observações profundas do ALMA fornecem evidências robustas da existência de galáxias nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang e confirmam os resultados surpreendentes das observações do Webb. O trabalho do JWST apenas começou, mas já estamos ajustando nossa modelos de como as galáxias se formam no início do Universo para corresponder a essas observações. O poder combinado do Webb e do conjunto de radiotelescópios do ALMA nos dá a confiança necessária para levar nossos horizontes cósmicos cada vez mais perto do alvorecer do Universo.”
