Estudando as primeiras imagens de uma bem conhecida galáxia primitiva, obtidas pelo telescópio espacial James Webb (JWST) da NASA, astrônomos da Universidade de Cornell ficaram intrigados ao ver uma mancha de luz perto da sua orla exterior.
Pseudo-imagem de banda estreita, na gama do Hα, do sistema SPT0418. O anel de Einstein e duas fontes recentemente descobertas estão realçadas por um anel vermelho A e duas elipses cinzenta e preta B e C, respetivamente. A galáxia que atua como lente corresponde ao brilho central. O anel de Einstein (A), corresponde à galáxia que já se conhecia desde 2020, SPT0418-47. Pensa-se que as fontes B e C sejam imagens da mesma galáxia companheira, SPT0418-S, também sob o efeito de lente gravitacional.
O foco inicial, e o alvo do observatório infravermelho, era SPT0418-47, uma das galáxias poeirentas e formadoras de estrelas mais brilhantes do Universo primitivo, cuja distante luz foi curvada e ampliada, graças à gravidade de uma galáxia em primeiro plano, num círculo chamado anel de Einstein. Mas uma análise mais profunda dos primeiros dados do JWST, divulgados no ano passado, produziu uma descoberta fortuita: uma galáxia companheira anteriormente escondida atrás da luz da galáxia em primeiro plano, uma que surpreendentemente parece já ter acolhido várias gerações de estrelas apesar da sua jovem idade, estimada em 1,4 bilhões de anos.
Imagens anteriores do mesmo anel de Einstein, captadas pelo ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) no Chile, continham pistas da companheira claramente resolvida pelo JWST, mas não podiam ser interpretadas como algo mais do que ruído aleatório. Investigando dados espectrais incorporados em cada pixel de imagens do instrumento NIRSpec do Webb, foi identificado uma segunda nova fonte de luz dentro do anel. As duas novas fontes eram as imagens de uma nova galáxia sofrendo efeito de lente gravitacional pela mesma galáxia em primeiro plano, responsável pela criação do anel, embora fosse 8 a 16 vezes mais tênue.
Uma análise mais aprofundada da composição química da luz confirmou que fortes linhas de emissão de átomos de hidrogênio, nitrogênio e enxofre apresentavam desvios para o vermelho semelhantes - uma medida de quanta luz de uma galáxia se estende para comprimentos de onda mais longos e avermelhados à medida que se afasta. Isto colocou as duas galáxias aproximadamente à mesma distância da Terra, calculada como um desvio para o vermelho de cerca de 4,2, ou cerca de 10% da idade do Universo, e na mesma vizinhança.
Para verificar a sua descoberta, os pesquisadores voltaram às observações anteriores do ALMA. Encontraram uma linha de emissão de carbono ionizado que correspondia de perto aos desvios para o vermelho observados pelo JWST.
A equipe estimou que a galáxia companheira, que rotularam de SPT0418-SE, se encontrava a 5 quiloparsecs do anel (as Nuvens de Magalhães, satélites da Via Láctea, estão a cerca de 50 quiloparsecs de distância). Esta proximidade sugere que as galáxias estão interagindo entre si e potencialmente até se fundindo, uma observação que contribui para a compreensão de como as galáxias primitivas podem ter evoluído para galáxias maiores.
As duas galáxias são modestas em termos de massa no contexto do Universo primitivo, com a "SE" sendo relativamente menor e menos poeirenta, fazendo-a parecer mais azul do que o anel extremamente empoeirado. Com base em imagens de galáxias próximas com cores semelhantes, os pesquisadores sugerem que podem residir num halo massivo de matéria escura com vizinhas ainda por descobrir.
O mais surpreendente sobre estas galáxias, considerando a sua idade e massa, foi a sua metalicidade madura - quantidades de elementos mais pesados do que o hélio e o hidrogênio, tais como carbono, oxigênio e nitrogênio - que foi estimado ser semelhante ao nosso Sol. Em comparação com o Sol, que tem cerca de 4 bilhões de anos e herdou a maioria dos seus metais a partir de gerações anteriores de estrelas que tiveram cerca de 8 bilhões de anos para os construir, estamos observando estas galáxias num momento em que o Universo tinha menos de 1,5 bilhões de anos.
Os pesquisadores apresentaram uma proposta para novo tempo de observação com o JWST e assim continuar o seu estudo do anel, da companheira e para conciliar as potenciais diferenças observadas entre o espectro óptico e o infravermelho.
Um artigo foi publicado no The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: Cornell University
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