A detecção de uma galáxia altamente compacta que se formou relativamente pouco depois do Big Bang e exibiu uma taxa impressionante de formação de estrelas é o último exemplo de como o Telescópio Espacial James Webb está reformulando nossa compreensão do universo primordial.
Os cientistas disseram que a galáxia, datada de 13,3 bilhões de anos, tem um diâmetro de aproximadamente 100 anos-luz —cerca de mil vezes menor que a Via Láctea—, mas forma novas estrelas em uma taxa muito semelhante à da nossa atual galáxia, muito maior. Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano, ou 9,5 trilhões de quilômetros.
Ela existia cerca de 510 milhões de anos após o evento do Big Bang, que marcou a origem do universo. O universo na época tinha menos de 4% de sua idade atual.
A descoberta é mais um exemplo de como as observações feitas pelo Webb, que foi lançado em 2021 e começou a coletar dados no ano passado, estão transformando nosso conhecimento sobre a natureza do universo inicial. O observatório infravermelho orbital foi projetado para ser muito mais sensível do que seu antecessor, o Telescópio Espacial Hubble.
"Nossa compreensão atual da formação de galáxias no início do universo não prevê que veríamos tantas galáxias em momentos tão precoces da vida do universo, então é realmente empolgante", disse Hayley Williams, estudante de doutorado em astrofísica da Universidade de Minnesota e principal autora do estudo publicado esta semana na revista Science.
"À medida que observarmos cada vez mais essas galáxias distantes, poderemos montar uma imagem mais completa de como surgiram as primeiras galáxias do nosso universo", acrescentou Williams. "Estamos vendo que as galáxias que existiam no início são muito diferentes das atuais, e que nossas suposições habituais sobre as propriedades das galáxias talvez não se apliquem ao universo primordial."
O Webb olha para o universo principalmente no infravermelho, enquanto o Hubble o examinou principalmente em comprimentos de onda ópticas e ultravioleta. O Webb possui uma área de captação de luz muito maior, permitindo que olhe para distâncias maiores, portanto, mais para trás no tempo, do que o Hubble.
"O alcance do JWST (James Webb Space Telescope) no primeiro bilhão de anos do universo tem sido incrível, e deu aos astrônomos muito a considerar e tentar entender sobre quando e quantas galáxias se formaram", disse o professor de astronomia da Universidade de Minnesota e coautor do estudo, Patrick Kelly.
O que está sendo observado na galáxia recém-descrita, explicou Kelly, pode ser um "aglomerado globular" —uma coleção fortemente ligada de dezenas de milhares a milhões de estrelas— em processo de formação.
Esta galáxia, disse Kelly, é "absolutamente minúscula" em termos relativos.
"No entanto, descobrimos que estava formando cerca de duas estrelas a cada ano, o que é semelhante à taxa em que a Via Láctea forma estrelas", acrescentou Kelly.
Os pesquisadores examinaram a composição química dessa galáxia, encontrando, por exemplo, uma abundância de oxigênio muito menor do que é normalmente encontrada nas galáxias atuais —e por bons motivos. O oxigênio e outros elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio são forjados nas fornalhas termonucleares no interior das estrelas e então soprados para o espaço quando as estrelas explodem no final de seus ciclos de vida.
Como muito menos estrelas viveram e morreram naquela época do universo, esses elementos mais pesados eram mais escassos.
A observação dessa galáxia foi auxiliada por um fenômeno chamado "lente gravitacional", que ocorre quando uma imensa quantidade de matéria, como um agrupamento de galáxias, cria um campo gravitacional que distorce e amplia a luz que viaja de galáxias distantes localizadas atrás dele, mas na mesma linha de visão.
"O poder combinado do Telescópio Espacial James Webb e a ampliação da galáxia devido às lentes gravitacionais permite estudarmos esta galáxia em detalhe", disse Williams.
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