Telescópio Espacial James Webb observa os aglomerados estelares mais distantes já vistos

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) observou aglomerados de estrelas em uma galáxia a apenas 460 milhões de anos após o Big Bang. Graças às observações do JWST, uma colaboração internacional liderada pela Dra. Angela Adamo da Universidade de Estocolmo e do Centro Oscar Klein, na Suécia, foi descoberto um conjunto de cinco aglomerados estelares gravitacionalmente ligados em uma galáxia cuja luz foi emitida quando o universo mal tinha 460 milhões de anos.

O trabalho, publicado em 24 de junho na revista Nature, contou com a participação de membros da colaboração J-PAS, da qual o Observatório Nacional - unidade de pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação - é uma instituição fundadora.

“Essas estruturas são os aglomerados estelares mais antigos já detectados e podem ser precursores dos aglomerados globulares que observamos atualmente em nossa galáxia”, explica a Dra. Yolanda Jiménez, co-autora do trabalho, pesquisadora no IAA-CSIC, pesquisadora colaboradora do ON e membra da colaboração J-PAS.

Para o Dr. José M. Diego, investigador científico do IFCA-CSIC-UC, também membro do J-PAS e co-autor do artigo, “esta descoberta demonstra mais uma vez como, graças ao JWST, estamos revelando os primeiros estágios do nosso universo.”

Observação com lente gravitacional

A observação direta destas estruturas não teria sido possível sem a ajuda de lentes gravitacionais: grandes acúmulos de matéria que atrapalham nossa linha de visão de galáxias distantes, agindo como "lupas" que ampliam os objetos atrás e às vezes distorcem sua imagem em forma de arco. Neste caso, o aglomerado de galáxias SPT-CL J0615−5746 foi responsável por ampliar a luz de uma galáxia chamada Cosmic Gems Arc (Arco de Joias Cósmicas, em português) que surge dos estágios iniciais da formação do universo.

Esta galáxia distante já havia sido descoberta anteriormente pela colaboração RELICS usando dados do telescópio espacial Hubble, "mas foi graças ao JWST que conseguiram revelar sua estrutura fascinante", explica Yolanda Jiménez. Graças à sua extraordinária resolução e sensibilidade, as observações do JWST revelaram a presença de cinco pontos compactos perfeitamente distribuídos ao longo da galáxia magnificada: as “joias cósmicas”.

Estas cinco “joias” aparecem duplicadas quase simetricamente na outra extremidade do arco, “um sinal inequívoco de que eram pontos onde o poder de ampliação do aglomerado lente foi máximo", destaca José M. Diego.

Precursores de Aglomerados Globulares

Uma análise exaustiva e detalhada destas pequenas estruturas revelou que elas são aglomerados de estrelas, ou seja, sistemas de estrelas ligadas gravitacionalmente nos quais não se pode estudar seus membros individualmente. Os aglomerados observados têm densidades estelares significativamente mais altas (até três ordens magnitude) e tamanhos muito menores (menos de sete anos-luz) que os aglomerados estelares jovens observados em galáxias próximas.

Estas características sugerem que estes aglomerados estelares recém-descobertos poderiam ser os precursores dos aglomerados globulares que observamos atualmente em nossa própria galáxia, a Via Láctea.

Aglomerados globulares são agrupamentos de milhares ou dezenas de milhares de estrelas antigas ligadas gravitacionalmente, espalhadas por todo o halo da Via Láctea e alguns com idades comparáveis ​​à da própria Galáxia.

“Esse resultado é de grande importância, pois atualmente não sabemos a origem do aglomerados globulares. A descoberta das ‘Joias’ fornece pela primeira vez uma escala de tempo até sua formação e revela suas propriedades físicas iniciais", explica Yolanda Jiménez. “Uma das coisas mais impressionantes é que se consegue resolver espacialmente aglomerados de estrelas escalas tão pequenas como alguns parsecs, uma galáxia que está a menos de 500 milhões de anos após o Big Bang”, comenta Dra. Simone Daflon, pesquisadora no Observatório Nacional.

As “Joias” também são responsáveis ​​pela maior parte da emissão ultravioleta da galáxia onde estão localizadas. São, portanto, uma das principais fontes de reionização do universo primitivo. A era da reionização é um período crucial na história do universo entre 150 milhões e 1 bilhão de anos após o Big Bang. Durante este estágio, as primeiras estrelas e galáxias começaram a brilhar, emitindo radiação que ionizou o gás hidrogênio neutro existente. Isso facilitou a formação de galáxias e estruturas cósmicas que observamos hoje.

“A busca por essas fontes, assim como pelas primeiras estrelas, é um dos objetivos principais para os quais o Telescópio Espacial James Webb foi construído”, aponta o Dr. José M.Diego.

“O projeto hispano-brasileiro J-PAS tem um acordo com os pesquisadores envolvidos no projeto do JWST para exploração conjunta dos dados do Polo Eclíptico Norte, onde outras descobertas nessa área podem ser de grande importância", menciona o Dr. Renato Dupke, pesquisador no ON.

Imagem acima à direita mostra o aglomerado de galáxias que está a z=0.97 entre nós e a galáxia das joias cósmicas (z=10.2), e que é o responsável pela magnificação da imagem da galáxia. Na esquerda um zoom da imagem da galáxia de fundo magnificada e os nódulos (“Joias”) duplicadas (indicadas com as linhas brancas.