Numa nova e surpreendente revelação, o James Webb Space (JWST) descobriu a existência de três enormes galáxias “monstros vermelhos”, cada uma com uma massa cerca de 100 mil milhões de vezes superior à do nosso Sol. Estas galáxias, que se formaram apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, estão a obrigar os astrónomos a repensar tudo o que sabem sobre a formação inicial das galáxias e a evolução cósmica.
As galáxias recentemente descobertas são verdadeiramente antigas, com mais de 12,8 mil milhões de anos, remontando a uma época em que o Universo tinha apenas mil milhões de anos. Este período, conhecido como a “aurora cósmica”, marca as fases iniciais da formação das galáxias e as primeiras gerações de estrelas.
Estas galáxias maciças desafiam os modelos actuais de como as galáxias se devem formar no Universo primitivo. De acordo com as teorias prevalecentes, as galáxias deveriam demorar muito mais tempo a crescer até atingirem tamanhos tão grandes, com a formação de estrelas a ocorrer a um ritmo mais gradual. Mas os “monstros vermelhos” desafiam estas previsões, sugerindo que a nossa compreensão da evolução galáctica pode estar fundamentalmente errada.
Galáxias monstros vermelhos captadas pelo Telescópio Espacial James Webb
As três galáxias descobertas pelo JWST não são apenas maciças, mas também exibem algumas propriedades altamente invulgares. O termo “monstros vermelhos” refere-se ao seu brilho vermelho caraterístico, que é visível no espetro infravermelho captado pela câmara de infravermelhos próximos (NIRCam) do JWST. Este brilho vermelho ocorre porque as galáxias estão tão distantes que a sua luz foi esticada (ou “redshifted”) devido à expansão do Universo. Este alongamento faz com que a luz destas galáxias se desloque para a parte infravermelha do espetro.
A cor vermelha destas galáxias é também indicativa da sua idade e da natureza da sua formação estelar. No início do Universo, a poeira cósmica era muito mais abundante, o que muitas vezes obscurecia a luz das estrelas em formação. A capacidade do JWST para penetrar através desta poeira e captar a luz infravermelha oferece-nos uma visão sem precedentes das galáxias que existiam quando o Universo estava ainda na sua infância.
Formação de galáxias monstruosas vermelhas
Um dos aspectos mais surpreendentes destas galáxias “monstros vermelhos” é a velocidade e eficiência com que formaram estrelas. Cerca de 80% do seu gás foi convertido em estrelas – uma taxa de formação estelar que excede largamente a das galáxias típicas actuais, que convertem apenas cerca de 20% do seu gás em matéria estelar.
Esta elevada taxa de conversão implica que estas primeiras galáxias eram fábricas de estrelas extraordinariamente eficientes. Parecem ter contornado alguns dos limites naturais à formação de estrelas que atualmente compreendemos. Normalmente, factores como a disponibilidade de gás, a temperatura e a dinâmica da matéria interestelar limitam a rapidez com que as estrelas se podem formar numa galáxia. Mas estas galáxias, conhecidas pela sua densa e rápida formação estelar, parecem ter ultrapassado essas limitações.
Stijn Wuyts, um astrónomo da Universidade de Bath, descreveu estas galáxias como um “puzzle tentador”. A sua rápida formação desafia a sabedoria convencional sobre o tempo e as condições necessárias para um crescimento tão maciço. Estas descobertas sugerem que podem existir factores desconhecidos em jogo na evolução inicial das galáxias que ainda não descobrimos.
Monstros vermelhos levantam novas questões sobre a velocidade de crescimento das galáxias no Universo primitivo
No centro desta descoberta está a questão: como é que estas galáxias se formaram tão rapidamente e cresceram até atingirem tamanhos tão grandes no Universo primitivo? Estas galáxias “monstros vermelhos”, formadas no espaço de apenas mil milhões de anos após o Big Bang, constituem um forte contraste com o processo mais gradual de formação de galáxias que se pensava ser a norma.
Este crescimento rápido levanta várias implicações importantes para a nossa compreensão da infância do Universo:
- Velocidade de formação das galáxias: A descoberta sugere que as galáxias podem ter-se formado muito mais rapidamente do que se pensava, possivelmente devido a condições no Universo primitivo que permitiram uma formação mais eficiente de estrelas e galáxias.
- Mecanismos de formação de estrelas: A elevada eficiência de formação estelar destas galáxias poderá apontar para processos ou mecanismos previamente desconhecidos que aceleraram a conversão de gás em estrelas, possivelmente impulsionados por condições extremas no cosmos primitivo (tais como densidades de gás mais elevadas ou forças gravitacionais mais fortes).
- Novos modelos do universo primitivo: O aparecimento rápido de galáxias tão grandes desafia os modelos existentes de evolução das galáxias, que normalmente sugerem que as galáxias deveriam crescer muito mais lentamente. O investigador principal, Mengyuan Xiao, acredita que esta descoberta pode alterar significativamente a nossa compreensão do modo como o Universo primitivo se desenvolveu, particularmente nas suas primeiras centenas de milhões de anos.
JWST lança nova luz sobre a evolução das galáxias com monstros vermelhos que desafiam os modelos tradicionais
A descoberta destas galáxias faz parte de uma tendência mais vasta em que o JWST está a revelar aspectos anteriormente desconhecidos do Universo primitivo. Ao estudar as galáxias que se formaram logo após o Big Bang, os astrónomos esperam obter uma imagem mais clara de como as galáxias evoluíram ao longo do tempo.
O crescimento rápido e o tamanho maciço dos monstros vermelhos oferecem uma oportunidade única para explorar a forma como as primeiras galáxias podem ter sido diferentes das galáxias de épocas cósmicas posteriores. As teorias sobre a formação de galáxias devem agora ter em conta a possibilidade de um crescimento mais rápido do que o esperado, o que pode mudar a forma como os cientistas abordam tudo, desde as taxas de formação de estrelas até às condições do Universo primitivo.
O papel do JWST na descoberta cósmica
O JWST está a fornecer aos astrónomos uma ferramenta sem paralelo para estudar o Universo profundo. As suas capacidades avançadas de infravermelhos são capazes de detetar a luz das galáxias mais antigas, oferecendo uma visão de uma época em que o Universo estava ainda na sua infância. Este poder de observação sem precedentes permite aos cientistas estudar fenómenos cósmicos que anteriormente eram inalcançáveis, abrindo novas fronteiras na astrofísica.
Como diz Wuyts, “o JWST está a lançar uma nova era de exploração cósmica”. A capacidade do telescópio para perscrutar os confins mais longínquos do espaço – e do tempo – já conduziu a uma revolução na nossa compreensão das fases iniciais do Universo. A descoberta das galáxias do “monstro vermelho” é apenas o começo, e os astrónomos estão ansiosos por saber mais sobre os mistérios que estas galáxias encerram.
Com estas descobertas, a próxima fase de investigação envolverá estudos mais profundos sobre a estrutura e formação destas galáxias. O JWST, em combinação com outros instrumentos como o telescópio ALMA no Chile, continuará a sondar estas galáxias, concentrando-se na sua dinâmica interna e nos processos que lhes permitiram crescer tão rapidamente.
Novos conhecimentos sobre o início do Universo
Os resultados do Telescópio Espacial James Webb não se limitam a descobrir galáxias distantes – estão a mudar a forma como pensamos sobre o Universo. À medida que os astrónomos continuam a analisar estas descobertas, podem revelar novos conhecimentos sobre a natureza do Universo primitivo, a formação das galáxias e os processos que moldaram o cosmos tal como o conhecemos.
Estas galáxias “monstros vermelhos” estão a forçar os astrónomos a reescrever as regras da evolução cósmica, e a JWST está na vanguarda deste novo e excitante capítulo da história do Universo.
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