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A primeira imagem de campo profundo do Telescópio Espacial James Webb está cheio de galáxias distantes com sua luz deformada pela gravidade, e os astrônomos já os estão usando para caçar matéria escura.

Os dados do Telescope Space Telescope (JWST) de James Webb (JWST) e os astrônomos começaram a a tirar proveito disso tudo. Apenas alguns dias após a primeira imagem de resolução completa do observatório ter sido lançada em 11 de julho, dois grupos de pesquisadores já analisaram os dados para reconstruir a estrutura do cluster da galáxia na imagem.

O cluster, chamado SMACS 0723, é tão enorme que distorce o espaço-tempo, dobrando e ampliando a luz das galáxias por trás dele em um processo chamado lente gravitacional. É a imagem mais profunda do cosmos já tirada.

Brenda Frye

“Estou me preparando para isso desde 2005, quando comecei a trabalhar no JWST, e quando a imagem saiu, é como se eu estivesse passando a vida sem óculos e finalmente recebi meu primeiro par de óculos de prescrição”, diz Brenda Frye na Universidade do Arizona. No dia em que a imagem de campo profundo foi divulgado, ela montou uma equipe no maior número possível de fusos horários para que eles pudessem analisar os dados o tempo todo e depois começaram a trabalhar.

Um conto semelhante estava se desenrolando no Reino Unido, onde Guillaume Mahler, na Universidade de Durham, e seus colegas começaram a examinar as mesmas observações. “Eu esperava ver galáxias que nunca tínhamos visto, então estava pronto para novas descobertas, mas o que fiquei impressionado era quantos havia”, diz Mahler. “No começo, foi um pouco esmagador, como fazemos com tudo isso?”

As equipes começaram procurando galáxias de fundo que pareciam repetir, sendo clonadas pelos efeitos da lente gravitacional. Este é um efeito comum do fenômeno. Uma equipe encontrou 16 galáxias repetidas, a outra encontrou 13, e ambas as usaram para reconstruir SMACS 0723 e calcular onde a matéria escura está à espreita dentro do cluster.

“O que estamos vendo, que é tão espetacular, essa rica tapeçaria com tantas cores e texturas, mas o que você vê é a ponta do iceberg”, diz Frye. “Cada bolha que você vê é uma galáxia com 10 bilhões de estrelas, mas a maior parte da massa do cluster que não podemos ver porque é uma matéria escura invisível, assim como a maior parte do iceberg está debaixo d’água”.

Eles descobriram que o cluster é mais alongado do que os pesquisadores haviam percebido de observações anteriores com outros telescópios. A forma oblonga é mais provável por causa de fusões com outros grandes aglomerados de galáxias. “Toda essa emissão de luz fraca e difusa do cluster que vemos, isso é completamente novo e inesperado”, diz Mahler. “Isso está nos dizendo algo sobre a história do cluster – todas essas estrelas vêm de galáxias destruídas”. Como o SMACS 0723 devorou ​​outros aglomerados de galáxias, ele os rasgou, deixando estrelas e outras matérias espalhadas em uma faixa brilhante no centro do cluster.

A equipe de Frye também viu uma lacuna inesperada nessa fraca luz. Se o cluster terminar de destruir todas essas outras galáxias há muito tempo, esperaríamos que a luz fosse distribuída suavemente, mas esse vazio estranho indica que uma enorme fusão ainda pode estar acontecendo, diz Frye.

Um próximo passo entre muitos é dar uma olhada nas próprias galáxias de fundo. A resolução da JWST é tão alta que os pesquisadores não apenas podem dizer quais são imagens repetidas, mas também identificam rajadas de formação de estrelas – e talvez até estrelas individuais – nas galáxias no meio do universo.

O SMACS 0723 foi estudado por anos usando outros telescópios. “Para o primeiro lançamento, eles tentaram encontrar um cluster chato … mas o JWST é tão bom que transformou esse cluster” chato “sem nada para aprender nesse tesouro incrível”, diz Mahler. “Estamos realmente vendo galáxias e formação de estrelas no início do universo.”

Frye também lidera um grupo que usará o JWST para analisar mais 7 clusters de galáxias e suas galáxias de fundo com lentes gravitacionais ao longo do mês seguinte. O dela é um dos vários programas projetados para tirar imagens incrivelmente profundas do Cosmos; portanto, os próximos meses certamente fornecerão uma onda de novas idéias sobre as primeiras estrelas e galáxias, e a matéria escura que fica entre eles e nós.

Referências: arxiv.org/abs/2207.07102, arxiv.org/abs/2207.07101

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