Os astrónomos que utilizaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) obtiveram a visão mais clara de como as galáxias se uniram apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang. As suas observações revelam que estas primeiras galáxias eram muito mais caóticas e turbulentas do que as graciosas espirais que vemos hoje em todo o cosmos.
Liderada por investigadores da Universidade de Cambridge, a equipa examinou mais de 250 galáxias jovens que abrangem a idade do Universo entre 800 milhões e 1,5 mil milhões de anos. Ao rastrear o movimento do gás dentro destes sistemas, descobriram que a maioria está cheia de aglomerados de gás e estrelas, em vez de discos rotativos, lisos e altamente instáveis, como se vê em galáxias maduras como a Via Láctea.
Do caos cósmico à ordem
Resultados, publicados Boletim Mensal da Royal Astronomical Societysugere que as galáxias passaram gradualmente de estruturas caóticas para estruturas estáveis à medida que o universo evoluía. No início da história do universo, a intensa formação estelar e as forças gravitacionais agitaram o gás tão violentamente que muitas galáxias lutaram para entrar numa rotação estável.
“Não vemos apenas alguns valores discrepantes espetaculares – esta é a primeira vez que conseguimos observar uma população inteira de uma só vez”, disse a primeira autora, Lola Danhive, do Instituto Kavli de Cosmologia, em Cambridge. “Encontramos enormes variações: algumas galáxias estão a começar a rodar de forma ordenada, mas a maioria ainda é caótica, cheia de gás e movendo-se em todas as direções.”
Para sondar estas galáxias distantes, os investigadores usaram o instrumento NIRCam do JWST num “modo Grissom” especial que regista a luz fraca do gás hidrogénio ionizado. A DanHive desenvolveu um novo software para decodificar os dados complexos, vinculando-os a imagens de outras pesquisas do JWST para rastrear como o gás se move dentro de cada galáxia.
“Resultados anteriores sugeriam discos enormes e bem formados formados muito cedo, o que não se ajusta ao nosso modelo”, disse o co-autor Dr. Sandro Tachella do Instituto Kavli e do Laboratório Cavendish. “Mas ao observar centenas de galáxias com massas estelares baixas, em vez de uma ou duas, vemos o quadro geral, e é consistente com a teoria. As primeiras galáxias eram mais turbulentas, menos estáveis, e cresceram através de fusões frequentes e explosões de formação estelar.”
Unindo a Era Cósmica
“Este trabalho ajuda a preencher a lacuna entre a época da renovação e o chamado meio-dia cósmico, quando a formação estelar atingiu o pico”, disse Danhive, que também está associado ao 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 se formam.”
O estudo destaca como o JWST está permitindo aos astrônomos estudar a dinâmica das galáxias com um nível de detalhe sem precedentes. A investigação futura irá combinar estas descobertas com observações de gás frio e poeira para construir uma compreensão mais completa de como as primeiras galáxias do Universo se uniram.
“Este é apenas o começo”, disse Tachella. “Com mais dados, seremos capazes de acompanhar como estes sistemas turbulentos cresceram e se tornaram as espirais graciosas que vemos hoje”.
A pesquisa foi apoiada pela Royal Society, pela União Europeia e pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC), parte 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 pelo JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Sandro Tacchella é membro do St Edmund’s College, Cambridge e estudante de doutorado no Lola Danhive Center for Doctoral Training (CDT) em Data Intensive Science.
