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Astrônomos olhando para o universo primitivo fizeram uma descoberta surpreendente usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA: um aglomerado de galáxias massivas em processo de formação em torno de um quasar extremamente vermelho. O resultado expandirá nossa compreensão de como os aglomerados de galáxias no início do universo se uniram e formaram a teia cósmica que vemos hoje.
Um quasar, um tipo especial de núcleo galáctico ativo (AGN), é uma região compacta com um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia. O gás caindo em um buraco negro supermassivo torna o quasar brilhante o suficiente para ofuscar todas as estrelas da galáxia.
O quasar Webb explorado, chamado SDSS J165202.64+172852.3, existia há 11,5 bilhões de anos. É incomumente vermelho não apenas por causa de sua cor vermelha intrínseca, mas também porque a luz da galáxia foi desviada para o vermelho por sua vasta distância. Isso fez com que o Webb, com sensibilidade incomparável em comprimentos de onda infravermelhos, fosse perfeitamente adequado para examinar a galáxia em detalhes.
À esquerda, o quasar SDSS J165202.64+172852.3 é destacado em uma imagem do Telescópio Espacial Hubble tirada em luz visível e infravermelho próximo. As imagens à direita e na parte inferior apresentam novas observações do Telescópio Espacial James Webb em múltiplos comprimentos de onda. Eles demonstram a distribuição e os movimentos do gás dentro de um aglomerado de galáxias recentemente observado ao redor do quasar central.
Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, D. Wylezalek (Univ. Heidelberg), A. Vayner e N. Zakamska (Univ. Johns Hopkins) e a Equipe Q-3D
Este quasar é um dos mais poderosos núcleos galácticos conhecidos que foram vistos a uma distância tão extrema. Os astrônomos especularam que a emissão extrema do quasar poderia causar um “vento galáctico”, empurrando o gás livre para fora de sua galáxia hospedeira e possivelmente influenciando muito a formação futura de estrelas lá.
Para investigar o movimento do gás, poeira e material estelar na galáxia, a equipe usou o Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) do telescópio. Este poderoso instrumento usa uma técnica chamada espectroscopia para observar o movimento de vários fluxos e ventos ao redor do quasar. O NIRSpec pode reunir espectros simultaneamente em todo o campo de visão do telescópio, em vez de apenas um ponto de cada vez, permitindo que o Webb examine simultaneamente o quasar, sua galáxia e os arredores mais amplos.
Estudos anteriores do Telescópio Espacial Hubble da NASA e outros observatórios chamaram a atenção para os poderosos fluxos do quasar, e os astrônomos especularam que sua galáxia hospedeira poderia estar se fundindo com algum parceiro invisível. Mas a equipe não esperava que os dados NIRSpec de Webb indicassem claramente que não era apenas uma galáxia, mas pelo menos mais três girando em torno dela. Graças aos espectros sobre uma ampla área, os movimentos de todo esse material circundante puderam ser mapeados, resultando na conclusão de que o quasar vermelho era de fato parte de um denso nó de formação de galáxias.
“Existem poucos protoaglomerados de galáxias conhecidos neste momento. É difícil encontrá-los, e muito poucos tiveram tempo de se formar desde o big bang”, disse a astrônoma Dominika Wylezalek, da Universidade de Heidelberg, na Alemanha, que liderou o estudo com Webb. “Isso pode eventualmente nos ajudar a entender como as galáxias em ambientes densos evoluem. É um resultado emocionante”.
Usando as observações do NIRSpec, a equipe conseguiu confirmar três companheiros galácticos deste quasar e mostrar como eles estão conectados. Dados de arquivo do Hubble sugerem que pode haver ainda mais. Imagens da Wide Field Camera 3 do Hubble mostraram material estendido em torno do quasar e sua galáxia, levando sua seleção para este estudo em seu fluxo e os efeitos em sua galáxia hospedeira. Agora, a equipe suspeita que eles poderiam estar olhando para o núcleo de todo um aglomerado de galáxias – só agora revelado pelas imagens nítidas de Webb.
"Nossa primeira análise dos dados revelou rapidamente sinais claros de grandes interações entre as galáxias vizinhas", compartilhou o membro da equipe Andrey Vayner, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, Maryland. "A sensibilidade do instrumento NIRSpec foi imediatamente aparente e ficou claro para me que estamos em uma nova era de espectroscopia infravermelha."
As três galáxias confirmadas estão orbitando umas às outras em velocidades incrivelmente altas, uma indicação de que uma grande quantidade de massa está presente. Quando combinado com o quão próximo eles estão na região ao redor desse quasar, a equipe acredita que isso marca uma das áreas mais densas conhecidas de formação de galáxias no início do universo. “Mesmo um denso nó de matéria escura não é suficiente para explicá-lo”, diz Wylezalek. “Achamos que podemos estar vendo uma região onde dois halos maciços de matéria escura estão se fundindo.” A matéria escura é um componente invisível do universo que mantém as galáxias e aglomerados de galáxias juntos, e acredita-se que forma um “halo” que se estende além das estrelas nessas estruturas.
O estudo conduzido pela equipe de Wylezalek faz parte das investigações de Webb sobre o universo inicial. Com sua capacidade sem precedentes de olhar para trás no tempo, o telescópio já está sendo usado para investigar como as primeiras galáxias se formaram e evoluíram e como os buracos negros se formaram e influenciaram a estrutura do universo. A equipe está planejando observações de acompanhamento neste proto-aglomerado de galáxias inesperado e espera usá-lo para entender como aglomerados de galáxias caóticos e densos como este se formam e como ele é afetado pelo buraco negro ativo e supermassivo em seu coração.
Esses resultados serão publicados no The Astrophysical Journal Letters . Esta pesquisa foi concluída como parte do programa Early Release Science # 1335 da Webb .
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. Webb resolverá mistérios em nosso sistema solar, olhará além para mundos distantes em torno de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Européia) e CSA (Agência Espacial Canadense).
Contatos de mídia:
Laura Betz
Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
301-286-9030
laura.e.betz@nasa.gov
Universidade Dr. Dominika Wylezalek
Heidelberg, Alemanha
Bethany Downer
ESA/Webb Diretora de Comunicações Científicas
Fonte: NASA / Editor: Jamie Adkins / 20-10-2022
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-webb-uncovers-dense-cosmic-knot-in-the-early-universe
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Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
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