Por Lois Yoksoulian
Publicado no Phys.org
Pesquisadores detectaram moléculas orgânicas complexas em uma galáxia a mais de 12 bilhões de anos-luz de distância da Terra – a galáxia mais distante na qual se sabe que essas moléculas existem. Graças às capacidades do recém-lançado Telescópio Espacial James Webb e análises cuidadosas da equipe de pesquisa, um novo estudo oferece uma visão crítica sobre as complexas interações químicas que ocorreram nas primeiras galáxias no início do universo.
O professor de astronomia e física da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, Joaquin Vieira, e o estudante de pós-graduação Kedar Phadke colaboraram com pesquisadores da Texas A&M University e uma equipe internacional de cientistas para diferenciar os sinais infravermelhos gerados por alguns dos grãos de poeira mais massivos e maiores da galáxia e das moléculas de hidrocarbonetos recém-observadas.
Os resultados do estudo foram publicados na revista Nature.
“Este projeto começou quando eu estava na pós-graduação estudando galáxias muito distantes e difíceis de detectar, obscurecidas pela poeira”, disse Vieira. “Os grãos de poeira absorvem e reemitem cerca de metade da radiação estelar produzida no universo, tornando a luz infravermelha de objetos distantes extremamente fraca ou indetectável através de telescópios terrestres”.
No novo estudo, o JWST recebeu um impulso do que os pesquisadores chamam de “lupa da natureza” – um fenômeno chamado lente gravitacional. “Essa ampliação acontece quando duas galáxias estão quase perfeitamente alinhadas do ponto de vista da Terra, e a luz da galáxia de fundo é distorcida e ampliada pela galáxia em primeiro plano em uma forma de anel, conhecida como anel de Einstein”, disse Vieira.
A equipe concentrou o JWST em SPT0418-47 – um objeto descoberto usando o South Pole Telescope da National Science Foundation e previamente identificado como uma galáxia obscurecida por poeira ampliada por um fator de cerca de 30 a 35 por lentes gravitacionais. SPT0418-47 está a 12 bilhões de anos-luz da Terra, correspondendo a uma época em que o universo tinha menos de 1,5 bilhão de anos, ou cerca de 10% de sua idade atual, disseram os pesquisadores.
“Antes de ter acesso ao poder combinado das lentes gravitacionais e do JWST, não podíamos ver de forma nítida a galáxia real de fundo através de toda a poeira”, disse Vieira.
Dados espectroscópicos do JWST sugerem que o gás interestelar obscurecido em SPT0418-47 é enriquecido em elementos pesados, indicando que gerações de estrelas já viveram e morreram. O composto específico que os pesquisadores detectaram é um tipo de molécula chamada hidrocarboneto policíclico aromático, ou HPA. Na Terra, essas moléculas podem ser encontradas no escapamento produzido por motores de combustão ou incêndios florestais. Sendo compostas por cadeias de carbono, essas moléculas orgânicas são consideradas os blocos básicos de construção das primeiras formas de vida, disseram os pesquisadores.
“O que esta pesquisa está nos dizendo agora – e ainda estamos aprendendo – é que podemos ver todas as regiões onde esses grãos de poeira menores estão localizados – regiões que nunca poderíamos ver antes do JWST”, disse Phadke. “Os novos dados espectroscópicos nos permitem observar a composição atômica e molecular da galáxia, fornecendo informações muito importantes sobre a formação das galáxias, seu ciclo de vida e como elas evoluem”.
“Não esperávamos isso”, disse Vieira. “Detectar essas moléculas orgânicas complexas a uma distância tão grande é uma mudança de jogo em relação a observações futuras. Este trabalho é apenas o primeiro passo, e agora estamos aprendendo como usá-lo e aprendendo suas potencialidades. Estamos muito animados para ver como isso vai continuar.”
“É extremamente legal que as galáxias que descobri enquanto escrevia minha tese sejam um dia observadas pelo JWST”, disse Vieira. “Sou grato aos contribuintes dos EUA, à NSF e à NASA por financiar e apoiar tanto o SPT quanto o JWST. Sem esses instrumentos, essa descoberta nunca poderia ter sido feita.”
Mais informações: Justin Spilker, Spatial variations in aromatic hydrocarbon emission in a dust-rich galaxy, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05998-6. www.nature.com/articles/s41586-023-05998-6
Informações do Journal: Nature
