Estudo mostra que galáxias do início do universo evoluem estrutural e quimicamente em ritmo acelerado

James Webb Space Telescope detecta galáxias jovens no início do universo que amadurecem e se enriquecem rapidamente em elementos pesados.

James Webb Space Telescope galáxias jovens surpreendem astrônomos

Uma equipe internacional de astrônomos, utilizando dados do James Webb Space Telescope (JWST), do Telescópio Espacial Hubble e do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), realizou observações detalhadas de 18 galáxias localizadas a aproximadamente 12,5 bilhões de anos-luz da Terra. Estas galáxias, que floresceram pouco mais de 1 bilhão de anos após o Big Bang, mostraram características que desafiam as expectativas tradicionais sobre a evolução galáctica, revelando um amadurecimento acelerado em termos químicos e estruturais.

Químicos anciãos em galáxias adolescentes

Contrariando o modelo padrão, as galáxias observadas apresentam níveis surpreendentemente elevados de elementos mais pesados que hidrogênio e hélio, conhecidos como metais na astronomia, especialmente carbono e oxigênio. Normalmente, a metalicidade cresce lentamente conforme sucessivas gerações de estrelas sintetizam e dispersam esses elementos, processo que se acreditava levar mais tempo do que os 1 bilhão de anos observados. Andreas Faisst, do Caltech, destaca a curiosidade deste fenômeno: “É como ver crianças de 2 anos agirem como adolescentes”. Isto sugere que a formação de metais e o enriquecimento químico ocorreram muito mais rapidamente do que os modelos previam.

Estruturas avançadas e buracos negros ativos

Além da composição química, os pesquisadores identificaram que muitas dessas galáxias já desenvolveram discos estelares rotativos, semelhantes aos braços espirais da Via Láctea. Essa estrutura indica um estágio avançado de organização galáctica, surpreendente para um universo tão jovem. Paralelamente, os buracos negros supermassivos no centro dessas galáxias apresentam alta taxa de acreção, alimentando-se de matéria a um ritmo acelerado e contribuindo para o crescimento rápido desses sistemas.

Enriquecimento do meio circumgaláctico

Outro achado relevante foi a observação de gradientes planos na abundância de metais que se estendem por mais de 30 mil anos-luz ao redor das galáxias, no chamado meio circumgaláctico. Isso indica que o processo de enriquecimento químico não está restrito ao interior das galáxias, mas afeta também o ambiente ao seu redor, um aspecto fundamental para entender a dinâmica da formação estelar e a evolução dos sistemas galácticos primordiais.

Implicações para a compreensão da formação estelar e galáctica

Os cientistas planejam agora confrontar essas observações com simulações avançadas que modelam o crescimento galáctico e o enriquecimento metálico. A combinação desses dados promete aprofundar o conhecimento sobre os mecanismos de formação de estrelas, produção de poeira e metais no universo inicial, além de lançar luz sobre a origem da nossa própria Via Láctea.

Apresentação e divulgação

Este estudo foi apresentado na 247ª reunião da American Astronomical Society em Phoenix, no dia 6 de janeiro, e publicado no The Astrophysical Journal Supplement. Os resultados representam um avanço significativo na exploração do universo primordial, mostrando o poder dos instrumentos modernos para revelar detalhes antes inacessíveis das primeiras fases da história cósmica.

As galáxias jovens DC-873321 e DC-842313, parte de uma amostra de 18 galáxias encontradas químicamente e estruturalmente maduras. Foto: The early galaxies

Fonte: www.space.com