Os astrónomos que utilizaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) obtiveram a visão mais clara de como as galáxias se formaram centenas de milhões de anos após o Big Bang. As suas observações mostraram que estas primeiras galáxias eram mais desordenadas e turbulentas do que as espirais elegantes que vemos hoje no Universo.
A equipa, liderada por investigadores da Universidade de Cambridge, examinou mais de 250 galáxias jovens que existiam quando o Universo tinha entre 800 milhões e 1,5 mil milhões de anos. Ao rastrear o movimento do gás dentro destes sistemas, descobriram que a maioria dos sistemas são altamente instáveis, cheios de aglomerados de gás e estrelas, em vez dos discos em rotação suave vistos em galáxias maduras como a Via Láctea.
Do caos cósmico à ordem
Os resultados da pesquisa foram publicados em Avisos mensais da Royal Astronomical Societyindicando que à medida que o universo evoluiu, as galáxias transformaram-se lentamente de estruturas caóticas em estruturas estáveis. Nos estágios iniciais da história do universo, a intensa formação estelar e a gravidade agitavam o gás tão violentamente que muitas galáxias lutavam para girar de forma estável.
“Não vimos apenas alguns outliers impressionantes, pela primeira vez fomos capazes de observar toda a população ao mesmo tempo”, disse a primeira autora Lola Danhaive, do Instituto Kavli de Cosmologia da Universidade de Cambridge. “Descobrimos mudanças dramáticas: algumas galáxias começaram a rodar de forma ordenada, mas a maioria permaneceu caótica, com o gás a expandir-se e a mover-se em todas as direções.”
Para estudar essas galáxias distantes, os pesquisadores usaram o instrumento NIRCam do JWST para registrar a luz fraca do gás hidrogênio ionizado em um “modo prisma” especializado. Dan Heif desenvolveu um novo software para decodificar os dados complexos e conectá-los com imagens de outras pesquisas do JWST para rastrear o movimento do gás dentro de cada galáxia.
“Resultados anteriores sugeriam que discos gigantes e bem ordenados se formaram muito cedo, o que não se enquadra no nosso modelo,” disse o co-autor Sandro Tacera, Ph.D., do Instituto Kavli e do Laboratório Cavendish. “Mas ao observar centenas de galáxias com estrelas de menor massa, em vez de apenas uma ou duas, vemos uma imagem maior, e que se ajusta melhor à teoria. As primeiras galáxias eram mais turbulentas, menos estáveis, e cresceram através de fusões e explosões frequentes de formação estelar.”
Construindo uma ponte sobre a idade do universo
“Este trabalho ajuda a preencher a lacuna entre a era da reionização e o chamado meio-dia cósmico, quando a formação estelar atinge o seu pico,” disse Dan Heife do Laboratório Cavendish. “Mostra como os blocos de construção das galáxias se transformam gradualmente de aglomerados caóticos em estruturas ordenadas, e como galáxias como a Via Láctea foram formadas.”
O estudo destaca como o JWST permite aos astrônomos estudar a dinâmica das galáxias com detalhes sem precedentes. Estudos futuros irão combinar estas descobertas com observações de gás frio e poeira para obter uma compreensão mais completa de como as primeiras galáxias do Universo se uniram.
“Este é apenas o começo”, disse Tacera. “Com mais dados, seremos capazes de rastrear como estes sistemas turbulentos cresceram e se tornaram as espirais elegantes que vemos hoje”.
A pesquisa foi apoiada pela Royal Society, pela União Europeia e pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC) dentro da Pesquisa e Inovação do Reino Unido (UKRI). JWST é uma colaboração internacional entre NASA, ESA e a Agência Espacial Canadense (CSA). Os dados foram coletados com o JWST Advanced Deep Galactic Survey (JADES). Sandro Tacchella é Fellow do St Edmund’s College, Universidade de Cambridge, e Lola Danhaive é estudante de doutorado no Center for Doctoral Training in Data-Intensive Sciences (CDT).
