O Telescópio Espacial James Webb e o Telescópio Espacial Hubble da NASA se uniram para estudar um aglomerado de galáxias expansivo conhecido como MACS0416. A imagem pancromática resultante combina luz visível e infravermelha para montar uma das imagens mais abrangentes do universo já obtidas. Localizado a cerca de 4,3 bilhões de anos-luz da Terra, MACS0416 é um par de aglomerados de galáxias em colisão que eventualmente se combinarão para formar um aglomerado ainda maior.
A imagem revela uma riqueza de detalhes que só são possíveis combinando o poder de ambos os telescópios espaciais. Inclui uma abundância de galáxias fora do aglomerado e uma série de fontes que variam ao longo do tempo, provavelmente devido às lentes gravitacionais – a distorção e amplificação da luz de fontes distantes de fundo.
Este enxame foi o primeiro de um conjunto de imagens superprofundas e sem precedentes do Universo, obtidas por um ambicioso programa colaborativo do Hubble chamado Frontier Fields, inaugurado em 2014. O Hubble foi o pioneiro na procura de algumas das galáxias intrinsecamente mais tênues e mais jovens alguma vez detectadas. A visão infravermelha de Webb reforça significativamente esta visão profunda, indo ainda mais longe no universo primitivo com a sua visão infravermelha.
“Estamos desenvolvendo o legado do Hubble, avançando para distâncias maiores e objetos mais tênues,” disse Rogier Windhorst da Universidade do Arizona, principal pesquisador do programa PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), que realizou as observações de Webb.
O que as cores significam
Para fazer a imagem, em geral, os comprimentos de onda mais curtos da luz eram codificados pela cor azul, os comprimentos de onda mais longos eram vermelhos e os comprimentos de onda intermediários eram verdes. A ampla gama de comprimentos de onda, de 0,4 a 5 mícrons, produz uma paisagem de galáxias particularmente vívida.
Essas cores dão pistas sobre as distâncias das galáxias: as galáxias mais azuis estão relativamente próximas e muitas vezes mostram intensa formação estelar, como melhor detectado pelo Hubble, enquanto as galáxias mais vermelhas tendem a estar mais distantes como detectadas pelo Webb. Algumas galáxias também parecem muito vermelhas porque contêm grandes quantidades de poeira cósmica que tende a absorver as cores mais azuis da luz das estrelas.
“O quadro completo não fica claro até combinarmos os dados do Webb com os dados do Hubble”, disse Windhorst.
Aglomerado de galáxias em árvore de Natal
Embora as novas observações de Webb contribuam para esta visão estética, foram tomadas para um propósito científico específico. A equipe de pesquisa combinou suas três épocas de observações, cada uma com semanas de intervalo, com uma quarta época da equipe de pesquisa CANUCS (CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey). O objetivo era procurar objetos que variassem no brilho observado ao longo do tempo, conhecidos como transientes.
Eles identificaram 14 desses transientes em todo o campo de visão. Doze desses transientes estavam localizados em três galáxias que são altamente ampliadas por lentes gravitacionais e são provavelmente estrelas individuais ou sistemas estelares múltiplos que são brevemente muito ampliados. Os dois transientes restantes estão dentro de galáxias de fundo moderadamente ampliadas e são provavelmente supernovas.
“Estamos chamando MACS0416 de Aglomerado de Galáxias da Árvore de Natal, tanto porque é tão colorido quanto por causa das luzes tremeluzentes que encontramos dentro dele. Podemos ver transientes em todos os lugares”, disse Haojing Yan, da Universidade de Missouri, em Columbia, autor principal de um artigo que descreveu os resultados da pesquisa.
Encontrar tantos transientes com observações abrangendo um período de tempo relativamente curto sugere que os astrônomos poderiam encontrar muitos transientes adicionais neste aglomerado e em outros semelhantes através do monitoramento regular com o Webb.
Uma estrela kaiju
Entre os transientes identificados pela equipe, um se destacou em particular. Localizada numa galáxia que existiu cerca de 3 bilhões de anos após o Big Bang, é ampliada por um fator de pelo menos 4.000. A equipe apelidou o sistema estelar de “Mothra” em uma homenagem à sua “natureza monstruosa”, sendo extremamente brilhante e extremamente ampliado. Ele se junta a outra estrela lente que os pesquisadores identificaram anteriormente e que apelidaram de “Godzilla”. (Godzilla e Mothra são monstros gigantes conhecidos como kaiju no cinema japonês.)
Curiosamente, Mothra também é visível nas observações do Hubble feitas nove anos antes. Isto é incomum porque é necessário um alinhamento muito específico entre o aglomerado de galáxias em primeiro plano e a estrela de fundo para ampliar tanto uma estrela. Os movimentos mútuos da estrela e do aglomerado deveriam ter eventualmente eliminado esse alinhamento.
A explicação mais provável é que existe um objeto adicional no cluster em primeiro plano que está adicionando mais ampliação. A equipe conseguiu restringir sua massa entre 10.000 e 1 milhão de vezes a massa do nosso Sol. A natureza exata desta chamada “mili-lente”, no entanto, permanece desconhecida.
“A explicação mais provável é um aglomerado estelar globular que é demasiado tênue para Webb ver diretamente,” afirmou José Diego, do Instituto de Física de Cantabria, em Espanha, autor principal do artigo que detalha a descoberta. “Mas ainda não sabemos a verdadeira natureza desta lente adicional.”
Traduzido por Mateus Lynniker de Phys.Org
