Afinal, as primeiras galáxias não eram misteriosamente massivas, descobre o Telescópio Espacial James Webb
Um novo estudo descobre que buracos negros podem estar por trás do motivo pelo qual o universo recém-nascido parece ter mais galáxias enormes do que os cientistas conseguem explicar.
Os astrônomos fizeram esta descoberta com a ajuda de NASA's Telescópio Espacial James Webb (JWST), o maior e mais poderoso observatório fora da Terra até o momento. Lançado em dezembro de 2021, o JWST de US$ 10 bilhões é especializado em detectar luz infravermelha, assim como óculos de visão térmica.
Os cientistas estão usando JWST para investigar o cosmos primitivo. O universo se expandiu muito desde que nasceu há cerca de 13,8 bilhões de anos no Big Bange isso significa que a luz das primeiras galáxias parece avermelhada quando chega à Terra, assim como uma sirene de ambulância soa mais grave para as pessoas enquanto o veículo se afasta. O JWST foi projetado para ajudar a capturar a luz das primeiras galáxias, muitas das quais mudaram para a faixa infravermelha.
Quando os astrônomos tiveram seus primeiros vislumbres de galáxias no universo primitivo do JWST, eles esperavam versões em miniatura de galáxias modernas. Em vez disso, eles descobriram que algumas galáxias tinham crescido muito rapidamente.
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Esta pesquisa anterior sugeriu que algo pode estar errado com o pensamento dos cientistas sobre do que o universo é feito e como ele evoluiu desde o Big Bang, conhecido como o modelo padrão da cosmologia. No geral, as galáxias primitivas pareciam ser maiores do que o esperado pelo modelo padrão por “aproximadamente um fator de dois”, disse o coautor do estudo Steve Finkelstein, astrofísico da Universidade do Texas em Austin, ao Space.com.
Agora, Finkelstein e seus colegas descobrem que algumas dessas galáxias primitivas são na verdade muito menos massivas do que pareciam inicialmente. Eles detalharam suas descobertas on-line em 26 de agosto no The Astrophysical Journal.
No novo estudo, os pesquisadores se concentraram em 261 galáxias de cerca de 700 milhões a 1,5 bilhão de anos após o Big Bang. Para estimar a massa das galáxias, os cientistas normalmente veem quanta luz uma galáxia emite e deduzem o número de estrelas que ela provavelmente possui para gerar toda essa luz. Anteriormente, quando se tratava de galáxias antigas, a NASA Telescópio Espacial Hubble “era apenas para vislumbrar as estrelas mais quentes e massivas”, disse Finkelstein. “O JWST observa comprimentos de onda mais vermelhos, então é sensível a estrelas mais frias e de menor massa, e assim pode medir com mais precisão a quantidade total de estrelas nessas galáxias.”
Os cientistas descobriram que buracos negros fez nove dessas galáxias primitivas parecerem muito mais brilhantes — e, portanto, maiores — do que realmente são. Embora os buracos negros recebam esse nome por causa de como suas forças gravitacionais são tão poderosas que nem mesmo a luz consegue escapar, o gás que cai em buracos negros pode brilhar intensamente devido ao atrito que experimenta ao se precipitar em altas velocidades. Essa luz extra pode fazer parecer que as galáxias contêm mais estrelas do que realmente contêm.
Depois que os pesquisadores contabilizaram essas galáxias afetadas por buracos negros, o modelo padrão pôde contabilizar as galáxias primitivas restantes.
“Portanto, o ponto principal é que não há crise em termos do modelo padrão da cosmologia”, disse Finkelstein em um Comunicado de imprensa. “Sempre que você tem uma teoria que resistiu ao teste do tempo por tanto tempo, você tem que ter evidências esmagadoras para realmente descartá-la. E esse simplesmente não é o caso.”
No entanto, “ainda estamos vendo mais galáxias do que o previsto, embora nenhuma delas seja tão massiva a ponto de 'quebrar' o universo”, disse a principal autora do estudo, Katherine Chworowsky, estudante de pós-graduação da Universidade do Texas em Austin, no comunicado à imprensa.
Uma possível razão pela qual o JWST vê cerca de duas vezes mais galáxias massivas primitivas do que o esperado pelo modelo padrão é que as estrelas se formaram mais rapidamente no universo primitivo do que hoje. “Talvez no universo primitivo, as galáxias fossem melhores em transformar gás em estrelas”, disse Chworowsky no press release.
Uma estrela nasce quando uma nuvem de gás sucumbe à sua própria gravidade e colapsa. No entanto, à medida que esse gás se contrai, ele se aquece devido ao atrito, gerando pressão externa. Hoje em dia, essas forças opostas geralmente tornam a formação de estrelas lenta. No entanto, como o universo primitivo era mais denso do que é hoje, algumas pesquisas sugerem que era difícil expelir gás durante a formação de estrelas, permitindo que acontecesse mais rápido.
Agora “gostaríamos de entender por que observamos o que observamos”, disse Finkelstein. “Uma maneira de fazer isso é estudar como essas galáxias constroem sua massa estelar.” Tais dados virão nos próximos meses, “que deveríamos ser capazes de usar para entender melhor como essas galáxias massivas se formaram.”
Postado originalmente em Espaço.com.
