Estes são os aglomerados de estrelas mais distantes já vistos, e quase passaram despercebidos

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A galáxia Sparkler no primeiro campo profundo de Webb. (Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

A primeira imagem de campo profundo do Telescópio Espacial James Webb (JWST) acaba de entregar um novo tesouro do Universo primitivo.

Em um respingo de luz que viajou por 9 bilhões de anos para chegar até nós, os astrônomos avistaram aglomerados de estrelas brilhando em torno de uma galáxia distante que eles chamaram de Sparkler.

Esses aglomerados, qualquer que seja sua natureza, são realmente muito interessantes: poderiam ser aglomerados mais jovens, repletos de formação estelar mais recente, ou aglomerados globulares mais antigos que poderiam conter uma população indescritível de estrelas, aquelas que foram as primeiras a aparecer no Universo pouco depois dele surgir?

Uma equipe de pesquisadores acabou de determinar que pelo menos alguns dos aglomerados que brilham ao redor da galáxia são do último tipo – tornando-os os aglomerados globulares mais distantes que já encontramos.

“Olhar para as primeiras imagens do JWST e descobrir antigos aglomerados globulares em torno de galáxias distantes foi um momento incrível, que não era possível com imagens anteriores do Telescópio Espacial Hubble”, disse o astrofísico Kartheik Iyer, da Universidade de Toronto, no Canadá, que co-liderou o estudo.

“Como pudemos observar os brilhos em uma variedade de comprimentos de onda, poderíamos modelá-los e entender melhor suas propriedades físicas, como sua idade e quantas estrelas contêm.

“Esperamos que o conhecimento de que os aglomerados globulares podem ser observados a distâncias tão grandes com o JWST estimule mais ciência e buscas por objetos semelhantes”.

Aglomerados globulares são bastante comuns no espaço local. Sabemos de cerca de 150 ou mais na Via Láctea, e eles são uma espécie de quebra-cabeça. Se tratam de aglomerados esféricos extremamente densos de cerca de 100.000 a 1 milhão de estrelas que são todas da mesma idade e muitas vezes extremamente velhas – algumas delas quase tão velhas quanto o Universo.

Eles são considerados ‘fósseis’ que podem nos dizer sobre o estado do Universo no momento em que as estrelas se formaram.

No entanto, não sabemos muito sobre como eles se formaram ou de onde vieram. E é bastante desafiador descobrir quantos anos eles realmente têm.

Um infográfico mostrando onde fica a Galáxia Sparkler (Sparkler Galaxy) e quão mais nítida é a imagem do JWST. Tradução da imagem: primeira imagem de campo profundo do Webb (Webb’s first deep field) e aglomerado globular (globular cluster). (Créditos: Agência Espacial Canadense com imagens da NASA, ESA, CSA, STScI; Mowla, Iyer et al. 2022)

Encontrá-los no Universo primitivo, com dados suficientes para determinar sua natureza, também não é fácil. Através de distâncias tão vastas, objetos pequenos e escuros tornam-se muito mais difíceis de desvendar.

Mas, bem, o JWST é simplesmente bom em ser o maior e mais sensível telescópio espacial já lançado.

Uma das primeiras imagens divulgadas, intitulada Primeiro Campo Profundo de Webb, compreendendo um tempo total de exposição de 12,5 horas, é a imagem de maior resolução do Universo primitivo já obtida.

Mesmo assim, quase perdermos a galáxia Sparkler, mas por uma peculiaridade de alinhamento: entre nós e ele fica um aglomerado de galáxias chamado SMACS 0723. A curvatura gravitacional do espaço-tempo distorce a luz da galáxia distante, não apenas ampliando-a por um fator de 100, mas replicando-o – não uma, mas duas vezes. Esta distorção ‘triplicada’ da galáxia fornece mais dados para analisar.

A equipe fez um estudo aprofundado da luz emitida pelos 12 aglomerados que identificaram e, para cinco deles, não detectou o oxigênio esperado para um aglomerado que está formando estrelas ativamente. Foi isso que os levou à conclusão de que os objetos são aglomerados globulares que não estão mais gerando novas estrelas, um estado conhecido como quiescência.

“Como a galáxia Sparkler está muito mais distante do que a nossa Via Láctea, é mais fácil determinar as idades de seus aglomerados globulares”, disse o astrônomo Lamiya Mowla, da Universidade de Toronto, que co-liderou o estudo.

“Estamos observando o Sparkler como era há 9 bilhões de anos, quando o Universo tinha apenas quatro bilhões e meio de anos, olhando para algo que aconteceu há muito tempo.

“Pense nisso como adivinhar a idade de uma pessoa com base em sua aparência – é fácil dizer a diferença entre uma criança de 5 e 10 anos, mas difícil dizer a diferença entre uma pessoa de 50 e 55 anos.”

Se forem aglomerados globulares – o que pode ser confirmado através de espectroscopia adicional para estudar suas composições químicas – eles podem representar alguns dos primeiros objetos conhecidos com formação estelar extinta, disseram os pesquisadoresE poderia oferecer algumas dicas sobre a formação de aglomerados globulares.

A idade dos aglomerados sugere que eles se formaram na época em que o Universo, anteriormente escuro e opaco, tornou-se transparente, permitindo que a luz fluísse livremente. Isso significa que sua formação pode estar ligada aos primeiros estágios da formação de galáxias.

“Esses aglomerados recém-identificados foram formados perto da primeira vez que seria possível formar estrelas”, disse Mowla.

Os aglomerados fantasmagóricos à deriva em nossa Via Láctea podem ter se tornado ainda mais interessantes.

A pesquisa da equipe foi publicada no The Astrophysical Journal Letters.