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Uma nova análise de galáxias distantes fotografadas pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA mostra que elas são extremamente jovens e compartilham algumas semelhanças notáveis com “ervilhas verdes”, uma classe rara de pequenas galáxias em nosso quintal cósmico.
“Com impressões digitais químicas detalhadas dessas galáxias iniciais, vemos que elas incluem o que pode ser a galáxia mais primitiva identificada até agora. Ao mesmo tempo, podemos conectar essas galáxias desde o início do universo a outras semelhantes próximas, que podemos estudar com muito mais detalhes”, disse James Rhoads, astrofísico do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que apresentou as descobertas na 241ª reunião da American Astronomical Society em Seattle.
Um artigo descrevendo os resultados, liderado por Rhoads, foi publicado em 3 de janeiro no The Astrophysical Journal Letters.
Um trio de objetos fracos (circulados) capturados na imagem profunda do Telescópio Espacial James Webb do aglomerado de galáxias SMACS 0723 exibem propriedades notavelmente semelhantes às raras e pequenas galáxias chamadas “ervilhas verdes” encontradas muito mais perto de casa. A massa do aglomerado o torna uma lente gravitacional, que amplia e distorce a aparência das galáxias de fundo. Vemos essas primeiras ervilhas como elas existiam quando o universo tinha cerca de 5% de sua idade atual de 13,8 bilhões de anos. A ervilha mais distante, à esquerda, contém apenas 2% da abundância de oxigênio de uma galáxia como a nossa e pode ser a galáxia quimicamente mais primitiva já identificada.
Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI
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As galáxias da ervilha verde foram descobertas e nomeadas em 2009 por voluntários que participaram do Galaxy Zoo , um projeto em que cientistas cidadãos ajudam a classificar as galáxias em imagens, começando pelas do Sloan Digital Sky Survey . As ervilhas se destacaram como pontos pequenos, redondos e não resolvidos com um tom distintamente verde, uma consequência das cores atribuídas a diferentes filtros nas imagens compostas da pesquisa e uma propriedade das próprias galáxias.
As cores da galáxia ervilha verde são incomuns porque uma fração considerável de sua luz vem de nuvens de gás brilhante. Os gases emitem luz em comprimentos de onda específicos – ao contrário das estrelas, que produzem um espectro de cor contínua semelhante ao arco-íris. As ervilhas também são bastante compactas, normalmente com apenas cerca de 5.000 anos-luz de diâmetro ou cerca de 5% do tamanho da nossa galáxia, a Via Láctea.
“As ervilhas podem ser pequenas, mas sua atividade de formação de estrelas é extraordinariamente intensa para seu tamanho, então elas produzem luz ultravioleta brilhante”, disse Keunho Kim, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Cincinnati e membro da equipe de análise. “Graças às imagens ultravioleta de ervilhas verdes do Hubble e à pesquisa terrestre sobre as primeiras galáxias formadoras de estrelas, fica claro que ambas compartilham essa propriedade”.
Em julho de 2022, a NASA e seus parceiros na missão Webb divulgaram a imagem infravermelha mais profunda e nítida do universo distante já vista , capturando milhares de galáxias dentro e atrás de um aglomerado conhecido como SMACS 0723. A massa do aglomerado o torna uma lente gravitacional, que amplia e distorce a aparência das galáxias de fundo. Entre as galáxias mais fracas atrás do aglomerado havia um trio de objetos infravermelhos compactos que pareciam ser parentes distantes de ervilhas verdes. A mais distante dessas três galáxias foi ampliada cerca de 10 vezes, fornecendo uma ajuda significativa da natureza além das capacidades sem precedentes do telescópio.
O Webb fez mais do que uma imagem do aglomerado – seu instrumento Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) também capturou os espectros de galáxias selecionadas na cena. Quando Rhoads e seus colegas examinaram essas medições e as corrigiram para o alongamento do comprimento de onda resultante da expansão do espaço, eles viram características emitidas por oxigênio, hidrogênio e neon se alinharem em uma semelhança impressionante com as vistas de ervilhas próximas.
Uma galáxia de ervilha verde fotografada pelo Sloan Digital Sky Survey é mostrada ao lado de uma imagem infravermelha de uma ervilha capturada pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA. À esquerda está J122051+491255, uma ervilha verde a cerca de 170 milhões de anos-luz de distância e com cerca de 4.000 anos-luz de diâmetro, um tamanho típico. À direita está uma ervilha primitiva conhecida como 04590, cuja luz levou 13,1 bilhões de anos para chegar até nós. Compensando o efeito de lente gravitacional do aglomerado e a maior distância da galáxia até nós, 04590 é ainda mais compacto, comparável às menores ervilhas verdes próximas.
Crédito: SDSS e NASA, ESA, CSA e STScI
As cores da galáxia ervilha verde são incomuns porque uma fração considerável de sua luz vem de nuvens de gás brilhante. Os gases emitem luz em comprimentos de onda específicos – ao contrário das estrelas, que produzem um espectro de cor contínua semelhante ao arco-íris. As ervilhas também são bastante compactas, normalmente com apenas cerca de 5.000 anos-luz de diâmetro ou cerca de 5% do tamanho da nossa galáxia, a Via Láctea.
“As ervilhas podem ser pequenas, mas sua atividade de formação de estrelas é extraordinariamente intensa para seu tamanho, então elas produzem luz ultravioleta brilhante”, disse Keunho Kim, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Cincinnati e membro da equipe de análise. “Graças às imagens ultravioleta de ervilhas verdes do Hubble e à pesquisa terrestre sobre as primeiras galáxias formadoras de estrelas, fica claro que ambas compartilham essa propriedade”.
Em julho de 2022, a NASA e seus parceiros na missão Webb divulgaram a imagem infravermelha mais profunda e nítida do universo distante já vista , capturando milhares de galáxias dentro e atrás de um aglomerado conhecido como SMACS 0723. A massa do aglomerado o torna uma lente gravitacional, que amplia e distorce a aparência das galáxias de fundo. Entre as galáxias mais fracas atrás do aglomerado havia um trio de objetos infravermelhos compactos que pareciam ser parentes distantes de ervilhas verdes. A mais distante dessas três galáxias foi ampliada cerca de 10 vezes, fornecendo uma ajuda significativa da natureza além das capacidades sem precedentes do telescópio.
O Webb fez mais do que uma imagem do aglomerado – seu instrumento Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) também capturou os espectros de galáxias selecionadas na cena. Quando Rhoads e seus colegas examinaram essas medições e as corrigiram para o alongamento do comprimento de onda resultante da expansão do espaço, eles viram características emitidas por oxigênio, hidrogênio e neon se alinharem em uma semelhança impressionante com as vistas de ervilhas próximas.
O Espectrógrafo de infravermelho próximo do Telescópio Espacial James Webb capturou as impressões digitais químicas de galáxias selecionadas atrás de SMACS 0723, incluindo três objetos distantes e fracos. Quando corrigidos para o alongamento do comprimento de onda causado pela expansão do espaço ao longo de bilhões de anos, os espectros dessas galáxias (mostrado em vermelho) exibem características emitidas por oxigênio, hidrogênio e neon que mostram uma semelhança impressionante com aquelas vistas do chamado verde. galáxias ervilha encontradas nas proximidades (em verde). Além disso, as observações do Webb possibilitaram medir a quantidade de oxigênio nessas galáxias cósmicas pela primeira vez. As linhas espectrais foram esticadas verticalmente para esclarecer essas relações.
Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA/Rhoads et al. 2023
Além disso, o espectro de Webb tornou possível medir a quantidade de oxigênio nessas galáxias cósmicas pela primeira vez.
À medida que as estrelas produzem energia, elas transmutam elementos mais leves, como hidrogênio e hélio, em elementos mais pesados. Quando as estrelas explodem ou perdem suas camadas externas no final de suas vidas, esses elementos mais pesados são incorporados ao gás que forma as próximas gerações estelares, e o processo continua. Ao longo da história cósmica, as estrelas enriqueceram constantemente o Universo.
Duas das galáxias Webb contêm oxigênio a cerca de 20% do nível da nossa Via Láctea. Assemelham-se a ervilhas verdes típicas, que, no entanto, representam menos de 0,1% das galáxias próximas observadas pela pesquisa Sloan. A terceira galáxia estudada é ainda mais incomum.
“Estamos vendo esses objetos como eles existiam até 13,1 bilhões de anos atrás, quando o universo tinha cerca de 5% de sua idade atual”, disse o pesquisador de Goddard, Sangeeta Malhotra. “E vemos que são galáxias jovens em todos os sentidos – cheias de estrelas jovens e gás brilhante que contém poucos produtos químicos reciclados de estrelas anteriores. De fato, um deles contém apenas 2% do oxigênio de uma galáxia como a nossa e pode ser a galáxia quimicamente mais primitiva já identificada”.
O NIRSpec foi construído para a ESA ( Agência Espacial Européia ) pela Airbus Industries. Sua matriz de quase meio milhão de microshutters – pequenas portas que podem ser abertas ou fechadas para admitir ou bloquear a luz – permite capturar espectros de até 100 objetos individuais por vez. A matriz de microobturadores e os subsistemas de detectores foram fabricados pela NASA.
O Telescópio Espacial James Webb, uma missão internacional liderada pela NASA com seus parceiros ESA e CSA (Canadian Space Agency), é o principal observatório de ciência espacial do mundo. A sede da NASA supervisiona a missão para o Science Mission Directorate da agência. O Goddard Space Flight Center da NASA gerencia Webb para a agência e supervisiona o trabalho na missão realizada pelo Space Telescope Science Institute, Northrop Grumman e outros parceiros da missão. Além de Goddard, vários centros da NASA contribuíram para o projeto, incluindo o Johnson Space Center da agência em Houston, o Jet Propulsion Laboratory no sul da Califórnia, o Marshall Space Flight Center em Huntsville, Alabama, o Ames Research Center no Vale do Silício da Califórnia e outros.
Imagem do banner: Três galáxias distantes, pequenas e fracas (em caixas) aparecem na imagem profunda do telescópio espacial James Webb do aglomerado de galáxias SMACS 0723. Medições mostram que elas exibem propriedades que as ligam a galáxias raras conhecidas como “ervilhas verdes” encontradas nas proximidades. Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI
por Francis Reddy
Goddard Space Flight Center da NASA , Greenbelt, Md.
Contatos de mídia:
Laura Betz
Goddard Space Flight Center da NASA, Greenbelt, Md.
(301) 286-9030
Claire Andreoli
Goddard Space Flight Center da NASA, Greenbelt, Md.
(301) 286-1940
Fonte: NASA / Editor: Francisco Reddy / 09-01-2023
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-telescope-reveals-links-between-galaxies-near-and-far
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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” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
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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e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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