Galáxias 'adolescentes' são detectadas pelo telescópio James Webb

Estudando apenas galáxias "adolescentes", ou seja, aquelas que se formaram somente entre dois a três bilhões de anos após o Big Bang, uma equipe de astrofísicos liderada pela Universidade Northwestern, de Evanston nos EUA, encontrou um elemento químico inesperado — o níquel — na imagem composta dos 33 aglomerados de estrelas observados.

"Nunca, em meus sonhos mais loucos, imaginei que veríamos níquel", afirmou em um comunicado Allison Strom, primeira autora do artigo, publicado recentemente na revista The Astrophysical Journal Letters. Para elaborar o estudo, a equipe trabalhou com dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST), que olhou profundamente para o espaço para obter essas imagens do passado cósmico. 

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Quando o Universo ainda era jovem, muitas galáxias, como as deste estudo, experienciaram um período fértil de formação estelar. Mesmo galáxias antigas, como nossa Via Láctea, ainda formam estrelas, embora de forma mais lenta, enquanto outras pararam completamente. Este trabalho pretende ajudar os astrônomos a compreenderem as razões dessas diferenças.

Primeira pesquisa com "galáxias adolescentes"

Para testar suas hipóteses, a equipe analisou resultados da pesquisa Chemical Evolution Constrained using Ionized Lines in Interstellar Aurorae (CECILIA), cujo objetivo é estudar a química de galáxias distantes. Além da inesperada presença de níquel, um elemento difícil de observar, os pesquisadores descobriram as galáxias adolescentes são anormalmente quentes.

As 33 galáxias foram estudadas durante um período contínuo de 30 horas. Em seguida, os pesquisadores combinaram todos os comprimentos de onda de luz coletados, para formar uma imagem única representando o que está acontecendo dentro dessas estruturas. 

"Isso elimina os detalhes de galáxias individuais, mas nos dá uma noção melhor de uma galáxia média. Também nos permite ver características mais tênues", explicou Strom. Para a astrofísica, o estudo dessas "galáxias adolescentes" do universo antigo dá aos cientistas uma compreensão de como esses sistemas massivos de estrelas amadureceram e evoluíram.

O que os astrofísicos observaram nas galáxias adolescentes?

Ao concluir a média dos espectros das 33 galáxias, tarefa que levaria 600 horas em um telescópio comum segundo a líder do projeto Gwen Rudie, foi possível "criar uma espécie de atlas que informará futuras observações do JWST de objetos muito distantes". Os autores identificaram oito elementos ao todo: hidrogênio, hélio, nitrogênio, oxigênio, silício, enxofre, argônio e níquel.

Embora o níquel requeira condições específicas para ser observado, o que torna sua deteção surpreendente neste trabalho, os demais elementos "não são uma surpresa, mas a nossa capacidade de medir a sua luz não tem precedentes e mostra o poder do JWST", reconhece Rudie.

Todos os elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio (que se formaram no início do Universo) ficaram comprimidos dentro das estrelas. Quando elas explodem, como em supernovas, por exemplo, expelem essas substâncias no ambiente cósmico, onde são incorporadas na próxima geração estelar. Encontrar esses elementos nas galáxias primordiais é uma forma de aprender como elas mudam ao longo da sua história evolutiva.