Há algo estranho no início do Universo.
Correção: há muitas “coisas estranhas” sobre o início do Universo. Mas para algo estranho em particular, os cientistas podem ter encontrado uma solução. Há muito mais luz UV emitida pelas galáxias no início dos tempos do que esperávamos, e pode ser porque elas são positivamente repletas de estrelas.
De acordo com novas simulações, a quantidade de luz detectada no Amanhecer Cósmico com o Telescópio Espacial James Webb pode ser explicada pela formação de estrelas, sem necessidade de qualquer ajuste fino. Isto significa que não precisamos de recorrer a soluções como modelos cosmológicos não padronizados para explicar a luz UV extra nos primeiros bilhões de anos após o Big Bang.
“A descoberta destas galáxias foi uma grande surpresa porque eram substancialmente mais brilhantes do que o previsto”, diz o astrofísico Claude-André Faucher-Giguère, da Northwestern University.
“Normalmente, uma galáxia é brilhante porque é grande. Mas como essas galáxias se formaram no Amanhecer Cósmico, não passou tempo suficiente desde o Big Bang. Como essas galáxias massivas puderam se reunir tão rapidamente? Nossas simulações mostram que as galáxias não têm problemas em formar esse brilho durante a Aurora Cósmica.”
As observações do JWST sobre o Universo primordial mudaram os nossos preconceitos sobre a época crítica que se seguiu ao Big Bang. O telescópio encontrou muito mais galáxias do que esperávamos, parecendo muito diferentes do que pensávamos que seriam.
Algumas delas brilham muito mais intensamente do que os astrônomos pensavam que encontraríamos no Amanhecer Cósmico. Podemos interpretar isto como significando que estas galáxias são bastante grandes. Mas essa não é a única maneira pela qual as galáxias podem produzir luz.
“A chave é reproduzir uma quantidade suficiente de luz num sistema num curto espaço de tempo”, diz o astrofísico Guochao Sun, da Northwestern University.
“Isso pode acontecer porque o sistema é realmente massivo ou porque tem a capacidade de produzir muita luz rapidamente. Neste último caso, um sistema não precisa ser tão massivo. Se a formação de estrelas acontecer em explosões, elas emitem flashes de luz. É por isso que vemos várias galáxias muito brilhantes.”
Para descobrir se a luz destas primeiras galáxias era o resultado do tamanho ou da formação estelar, a equipa liderada pela Sun utilizou simulações de computador para modelar a formação de galáxias durante a Aurora Cósmica, com os materiais e o ambiente que estavam disponíveis no rescaldo da a grande explosão.
Galáxias mais maduras no Universo próximo – grandes, estabelecidas e relativamente calmas – tendem a produzir estrelas a um ritmo mais ou menos constante.
Quando os pesquisadores realizaram suas simulações, descobriram que as galáxias da Aurora Cósmica faziam algo diferente. A sua formação estelar ocorreu em explosões furiosas, intercaladas com períodos de vários milhões de anos de baixa formação estelar.
Isso é conhecido como formação de estrelas em explosão e é especialmente comum em galáxias de baixa massa – como teriam sido aquelas galáxias que acabaram de se formar na Aurora Cósmica. Não está claro o porquê, mas os astrônomos pensam que tem a ver com algo chamado feedback, em que a formação estelar é restringida pelas próprias estrelas.
“O que pensamos que acontece é que se forma uma explosão de estrelas e, em alguns milhões de anos depois, essas estrelas explodem como supernovas”, explica Faucher-Giguère.
“O gás é expelido e depois volta para formar novas estrelas, impulsionando o ciclo de formação estelar. Mas quando as galáxias ficam massivas o suficiente, elas têm uma gravidade muito mais forte. Quando as supernovas explodem, elas não são fortes o suficiente para ejetar gás do sistema. A gravidade mantém a galáxia unida e a coloca em um estado estacionário.”
As simulações também mostraram que o número de galáxias brilhantes observadas de cada vez corresponde às observações do JWST, sem necessidade de ajustar quaisquer parâmetros. Esta é uma das evidências mais fortes de que a formação de estrelas em explosão, e não o tamanho, é responsável pela luz inesperada.
Trabalhos futuros que levem em conta a explosão, dizem os pesquisadores, poderiam ajudar a modelar a evolução inicial de galáxias e aglomerados de galáxias.
As descobertas foram publicadas no The Astrophysical Journal Letters.
Por Michelle Starr
Publicado no ScienceAlert
