Desde que entrou em operação, no ano passado, o James Webb fez observações inovadoras envolvendo algumas das primeiras galáxias do Universo —apelidadas de bebês galácticos.
Mas o telescópio também obteve dados ainda melhores sobre galáxias que estão um pouco mais avançadas em seu desenvolvimento, as adolescentes galácticas. E, como um nova pesquisa mostra, elas se assemelham a adolescentes humanos em certos aspectos, incluindo o fato de exibirem surtos de crescimento junto com um pouco de imaturidade.
Os pesquisadores se concentraram em galáxias que se formaram cerca de 2 bilhões a 3 bilhões de anos após o Big Bang, que há 13,8 bilhões de anos deu início ao Universo. Eles analisaram os dados do James Webb referentes à luz, emitida em diversas frequências, de 23 galáxias —seu "DNA químico"— para traçar as características das "adolescentes".
"Essas galáxias têm um DNA químico único, o que indica que formaram um número considerável de estrelas — já bem desenvolvidas—, mas ainda estão crescendo rapidamente", disse Allison Strom, professora de física e astronomia na Universidade Northwestern, em Illinois, e autora principal do estudo publicado no último dia 20 no Astrophysical Journal Letters.
Ainda segundo os pesquisadores, elas ainda não se parecem nem se comportam como as galáxias de hoje.
"Elas passam por alguns processos importantes nessa época —muitos dos quais ainda não entendemos completamente e esperamos entender melhor em breve— que definem que tipo de galáxia se tornarão", disse a astrônoma e colíder do estudo, Gwen Rudie, do Observatório Carnegie, na Califórnia.
O gás detectado em regiões de formação estelar —berçários estelares— das galáxias adolescentes estava muito mais quente, cerca de 13.350°C, do que o observado nas galáxias atuais.
"A temperatura nessas partes das galáxias é dominada pelas estrelas jovens e pelas propriedades do gás", afirmou Strom. "Então, encontrar uma temperatura diferente significa que há algo diferente nas estrelas e no gás das galáxias adolescentes."
As galáxias foram observadas brilhando com oito elementos: hidrogênio, hélio, oxigênio, nitrogênio, enxofre, argônio, níquel e silício.
"O oxigênio é notável porque é um dos componentes mais importantes do 'DNA galáctico', em termos de rastrear o crescimento. Curiosamente, o oxigênio também é o terceiro elemento mais abundante no Universo [atrás do hidrogênio e do hélio]", disse Strom.
"O nível de níquel foi surpreendente porque, embora esperássemos que alguma quantidade estivesse presente, geralmente ele não brilha o suficiente para ser visto mesmo em galáxias muito próximas", continuou a professora. "Então vê-lo foi uma surpresa e pode indicar que há algo diferente nas estrelas massivas que fazem o gás brilhar."
Já Rudie disse que provavelmente existem mais do que esses oito elementos nessas galáxias.
"Como elementos mais pesados que hidrogênio e hélio são predominantemente formados em estrelas, saber do que as galáxias são feitas nos diz quantas estrelas formaram no passado e com que rapidez isso aconteceu", disse Strom.
As descobertas, segundo Strom, "apontam para um cenário em que essas galáxias ainda são quimicamente 'imaturas' e estão se formando muito rapidamente".
O Webb, que foi lançado em 2021 e começou a coletar dados no ano passado, reformulou a compreensão do Universo primordial.
O novo estudo apresenta os primeiros resultados da Pesquisa Cecilia, que usa o Webb para examinar a química de galáxias distantes. O nome Cecilia é uma abreviação de "Chemical Evolution Constrained using Ionized Lines in Interstellar Aurorae", enquanto também homenageia a astrônoma pioneira do século 20 Cecilia Payne-Gaposchkin.
"Houve, com razão, muita empolgação sobre como o Webb nos permitiu ver algumas das primeiras galáxias, mas a nossa capacidade de dizer muito sobre essas galáxias é limitada", disse Strom. "Ao mesmo tempo, o telescópio nos permite observar galáxias um pouco mais tarde na história do Universo com uma quantidade incrível de detalhes, e Cecilia é o primeiro e, até agora, o melhor exemplo disso."
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