Uma equipe de astrônomos, liderada pelo cientista assistente de pesquisa da Universidade Estadual do Arizona, Tim Carleton, descobriu uma galáxia anã que apareceu nas imagens do Telescópio Espacial James Webb que não era o principal alvo de observação.
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As galáxias estão unidas pela gravidade e são compostas por estrelas e planetas, com vastas nuvens de poeira e gás, bem como matéria escura. As galáxias anãs são as galáxias mais abundantes no universo e são, por definição, pequenas e com baixa luminosidade. Têm menos de 100 milhões de estrelas, enquanto a Via Láctea, por exemplo, tem quase 200 mil milhões de estrelas.
Observações recentes de galáxias anãs sobre a abundância de “galáxias ultradifusas” além do alcance de grandes pesquisas espectroscópicas anteriores sugerem que nossa compreensão da população de galáxias anãs pode estar incompleta.
Num estudo recentemente publicado, Carleton e a equipe estavam inicialmente olhando para um aglomerado de galáxias como parte do projeto JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS).
A galáxia anã, PEARLSDG, apareceu em algumas imagens do Telescópio Espacial James Webb da equipe. Não era o alvo, apenas um pouco afastado do campo de observação principal, na área do espaço onde não esperavam ver nada.
Seus resultados foram publicados no Astrophysical Journal Letters.
PEARLSDG não tinha as características usuais de uma galáxia anã que se esperaria ver. Não está interagindo com uma galáxia próxima, mas também não está formando novas estrelas. Acontece que é um caso interessante de uma galáxia quiescente isolada.
“Estes tipos de galáxias anãs quiescentes isoladas nunca foram vistas antes, exceto em relativamente poucos casos. Não se espera que existam, dada a nossa compreensão atual da evolução das galáxias, então o fato de vermos este objeto nos ajuda a melhorar nossas teorias para formação de galáxias”, disse Carleton. “Geralmente, as galáxias anãs que existem sozinhas continuam formando novas estrelas.”
Até agora, a compreensão dos astrônomos sobre a evolução das galáxias mostrava uma galáxia isolada que continuava formando estrelas jovens ou que interagiria com uma galáxia companheira mais massiva. Esta teoria não se aplica ao PEARLSDG, que se apresenta como uma população estelar antiga, não formando novas estrelas e mantendo-se isolada.
Outra surpresa é que estrelas individuais podem ser observadas nas imagens do James Webb da equipe. Estas estrelas são mais brilhantes nos comprimentos de onda do James Webb; é uma das galáxias mais distantes que podemos ver essas estrelas com este nível de detalhe. O brilho destas estrelas permite aos astrônomos medir a sua distância – 98 milhões de anos-luz.
Para este estudo, Carleton – que é cientista pesquisador assistente no Beus Center for Cosmic Foundations da School of Earth and Space Exploration da ASU – e a equipe usaram uma ampla gama de dados.
Isso inclui dados de imagem da câmera Near-InfraRed (NIRCam) do JWST; dados espectroscópicos do DeVeney Optical Spectrograph no Lowell Discovery Telescope em Flagstaff, Arizona; imagens de arquivo dos telescópios espaciais Galex e Spitzer da NASA; e imagens terrestres do Sloan Digital Sky Survey e do Dark Energy Camera Legacy Survey.
O NIRCam do James Webb tem resolução angular e sensibilidade muito altas, permitindo à equipe identificar estrelas individuais nesta galáxia distante. Assim como células individuais que entram em foco sob um microscópio, essas observações colocaram os componentes do PEARLSDG em foco.
É importante ressaltar que a identificação de estrelas específicas na imagem forneceu uma pista chave para a sua distância – estas estrelas têm um brilho intrínseco específico, portanto, ao medir o seu brilho aparente com o James Webb, a equipe foi capaz de determinar a que distância estão. Acontece que essas estrelas eram algumas das estrelas mais distantes do seu tipo já observadas.
Todos os dados de imagem de arquivo, observados nos comprimentos de onda ultravioleta, óptico e infravermelho, foram reunidos para estudar a cor do PEARLSDG. Estrelas recém-formadas têm uma assinatura de cor específica, portanto a ausência de tal assinatura foi usada para mostrar que o PEARLSDG não estava formando novas estrelas.
O espectrógrafo DeVeney no Lowell Discovery Telescope espalha a luz dos objetos astronômicos em seus componentes distintos, permitindo aos astrônomos estudar suas propriedades em detalhes. Por exemplo, a mudança específica de comprimento de onda observada em características nos dados espectroscópicos codifica informações sobre o movimento do PEARLSDG, usando o mesmo efeito Doppler que os radares usam para medir a velocidade dos motoristas nas estradas do Arizona.
Isto foi fundamental para mostrar que PEARLSDG não está associado a nenhuma outra galáxia e está verdadeiramente isolado.
Além disso, características específicas no espectro são sensíveis à presença de estrelas jovens, pelo que a ausência dessas características corroborou ainda mais as medições da ausência de estrelas jovens a partir dos dados de imagem.
“Isto foi absolutamente contra as expectativas das pessoas para uma galáxia anã como esta”, disse Carleton.
Esta descoberta muda a compreensão dos astrônomos sobre como as galáxias se formam e evoluem. Isto sugere a possibilidade de que muitas galáxias quiescentes isoladas estejam à espera de serem identificadas e que o James Webb tenha as ferramentas para o fazer.
Mais informações: Timothy Carleton et al, PEARLS: A Potentially Isolated Quiescent Dwarf Galaxy with a Tip of the Red Giant Branch Distance of 30 Mpc, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad1b56
Matéria publicada em Phys.Org
