Webb revela que as primeiras galáxias do Universo eram uma bagunça caótica

Liderada por investigadores da Universidade de Cambridge, a equipa 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 era altamente instável, cheia de aglomerados de gás e estrelas, em vez de discos suaves e rotativos vistos em galáxias maduras como a Via Láctea.

Do Caos Cósmico à Ordem

As descobertas, publicadas em Avisos mensais da Royal Astronomical Societysugerem que as galáxias transitaram lentamente de estruturas caóticas para estruturas estáveis ​​à medida que o universo evoluía. Durante os primeiros estágios da história cósmica, a intensa formação estelar e as forças gravitacionais agitaram o gás tão violentamente que muitas galáxias lutaram para entrar em rotação constante.

“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 Danhaive, do Instituto Kavli de Cosmologia de Cambridge. “Encontramos uma enorme variação: algumas galáxias estão a começar a entrar em rotação ordenada, mas a maioria ainda é caótica, com gás inflado e a mover-se em todas as direções.”

Para investigar estas galáxias distantes, os investigadores usaram o instrumento NIRCam do JWST num “modo grism” especializado que regista a luz fraca do gás hidrogénio ionizado. Danhaive desenvolveu um novo software para decodificar os dados complexos, vinculando-os a imagens de outras pesquisas do JWST para rastrear como o gás se movia dentro de cada galáxia.

“Resultados anteriores sugeriam a formação de discos massivos e bem ordenados muito cedo, o que não se ajustava aos nossos modelos,” disse o co-autor Dr. Sandro Tacchella do Instituto Kavli e do Laboratório Cavendish. “Mas ao observar centenas de galáxias com massas estelares mais baixas, em vez de apenas uma ou duas, vemos o panorama geral, e está muito mais alinhado com a teoria. As primeiras galáxias eram mais turbulentas, menos estáveis, e cresceram através de fusões frequentes e explosões de formação estelar.”

Unindo Eras Cósmicas

“Este trabalho ajuda a preencher a lacuna entre a época da reionização e o chamado meio-dia cósmico, quando a formação estelar atingiu o pico”, disse Danhaive, que também é afiliado ao Laboratório Cavendish. “Mostra como os blocos de construção das galáxias transitaram gradualmente de aglomerados caóticos para estruturas ordenadas, e como galáxias como a Via Láctea se formaram.”

O estudo destaca como o JWST está permitindo aos astrônomos estudar a dinâmica das galáxias com um nível de detalhe sem precedentes. Pesquisas futuras irão combinar estas descobertas com observações de gás frio e poeira para criar uma compreensão mais completa de como as primeiras galáxias do Universo se uniram.

“Este é apenas o começo”, disse Tacchella. “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 por meio do JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Sandro Tacchella é Fellow do St Edmund’s College, Cambridge, e Lola Danhaive é estudante de doutorado no Center for Doctoral Training (CDT) em Data Intensive Science.