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Ao analisar novas observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA, uma equipe liderada por Simon Lilly, da ETH Zürich, na Suíça, encontrou evidências de que galáxias que existiam 900 milhões de anos após o Big Bang ionizaram o gás ao seu redor, tornando-o transparente. Eles também usaram o Webb para medir com precisão o gás ao redor das galáxias, identificando que “bolhas” de gás ionizado têm um raio de 2 milhões de anos-luz ao redor das minúsculas galáxias. Nos próximos cem milhões de anos, as bolhas cresceram cada vez mais, eventualmente se fundindo e fazendo com que todo o Universo se tornasse transparente.
Créditos: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zürich), Daichi Kashino (Nagoya University), Jorryt Matthee (ETH Zürich), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie ( ETH Zurique); Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI) Ruari Macken
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No início do Universo, o gás entre as estrelas e as galáxias era opaco – a luz energética das estrelas não conseguia penetrá-lo. Mas 1 bilhão de anos após o Big Bang, o gás tornou-se completamente transparente. Por que? Novos dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA identificaram o motivo: as estrelas das galáxias emitiram luz suficiente para aquecer e ionizar o gás ao seu redor, limpando nossa visão coletiva ao longo de centenas de milhões de anos.
Os resultados, de uma equipe de pesquisa liderada por Simon Lilly, da ETH Zürich, na Suíça, são os mais recentes insights sobre um período conhecido como Era da Reionização , quando o Universo passou por mudanças dramáticas. Após o big bang, o gás no Universo era incrivelmente quente e denso. Ao longo de centenas de milhões de anos, o gás esfriou. Então, o universo clicou em “repetir”. O gás voltou a ficar quente e ionizado – provavelmente devido à formação das primeiras estrelas nas galáxias e, ao longo de milhões de anos, tornou-se transparente.
Os pesquisadores há muito buscam evidências definitivas para explicar essas transformações. Os novos resultados puxam efetivamente a cortina no final deste período de reionização. “O Webb não apenas mostra claramente que essas regiões transparentes são encontradas em torno das galáxias, mas também medimos o tamanho delas”, explicou Daichi Kashino, da Universidade de Nagoya, no Japão, o principal autor do primeiro artigo da equipe. “Com os dados de Webb, estamos vendo galáxias reionizar o gás ao seu redor”.
Essas regiões de gás transparente são gigantescas em comparação com as galáxias – imagine um balão de ar quente com uma ervilha suspensa em seu interior. Os dados de Webb mostram que essas galáxias relativamente pequenas levaram à reionização, limpando regiões massivas do espaço ao seu redor. Nos próximos cem milhões de anos, essas “bolhas” transparentes continuaram a crescer cada vez mais, eventualmente se fundindo e fazendo com que todo o Universo se tornasse transparente.
Mais de 13 bilhões de anos atrás, durante a Era da Reionização, o universo era um lugar muito diferente. O gás entre as galáxias era amplamente opaco à luz energética, dificultando a observação de galáxias jovens. O que permitiu que o Universo se tornasse completamente ionizado, levando às condições “claras” detectadas em grande parte do universo hoje? Pesquisadores usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA descobriram que as galáxias são esmagadoramente responsáveis.
Créditos: NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)
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A equipe de Lilly visou intencionalmente um momento pouco antes do fim da Era da Reionização, quando o Universo não era muito claro e nem opaco – continha uma colcha de retalhos de gás em vários estados. Os cientistas apontaram Webb na direção de um quasar – um buraco negro supermassivo ativo extremamente luminoso que age como uma enorme lanterna – destacando o gás entre o quasar e nossos telescópios. (Encontre-o no centro desta visualização: é minúsculo e rosa com seis picos de difração proeminentes.)
À medida que a luz do quasar viajava em nossa direção através de diferentes trechos de gás, ela era absorvida pelo gás opaco ou movia-se livremente através do gás transparente. Os resultados inovadores da equipe só foram possíveis ao emparelhar os dados de Webb com as observações do quasar central do Observatório WM Keck, no Havaí, e do Very Large Telescope do European Southern Observatory e do Magellan Telescope no Observatório Las Campanas, ambos no Chile. “Ao iluminar o gás ao longo de nossa linha de visão, o quasar nos fornece informações abrangentes sobre a composição e o estado do gás”, explicou Anna-Christina Eilers, do MIT em Cambridge, Massachusetts, principal autora de outro artigo da equipe.
Os pesquisadores então usaram o Webb para identificar galáxias próximas a essa linha de visão e mostraram que as galáxias são geralmente cercadas por regiões transparentes com cerca de 2 milhões de anos-luz de raio. Em outras palavras, Webb testemunhou galáxias no processo de limpeza do espaço ao seu redor no final da Era da Reionização. Para colocar isso em perspectiva, a área que essas galáxias limparam é aproximadamente a mesma distância que o espaço entre nossa galáxia, a Via Láctea, e nossa vizinha mais próxima, Andrômeda.
Até agora, os pesquisadores não tinham essa evidência definitiva do que causava a reionização – antes do Webb, eles não tinham certeza do que exatamente era o responsável.
Como são essas galáxias? “Eles são mais caóticos do que aqueles no Universo próximo”, explicou Jorryt Matthee, também da ETH Zürich e principal autor do segundo artigo da equipe. “Webb mostra que eles estavam formando estrelas ativamente e devem ter disparado muitas supernovas . Eles tiveram uma juventude bastante aventureira!”
O Telescópio Espacial James Webb da NASA retornou imagens extraordinariamente detalhadas no infravermelho próximo de galáxias que existiam quando o Universo tinha apenas 900 milhões de anos, incluindo estruturas nunca antes vistas. Essas galáxias distantes são aglomeradas, geralmente alongadas e estão formando estrelas ativamente.
Créditos: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zürich), Daichi Kashino (Nagoya University), Jorryt Matthee (ETH Zürich), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie ( ETH Zurique); Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI), Ruari Macke
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Ao longo do caminho, Eilers usou os dados de Webb para confirmar que o buraco negro no quasar no centro deste campo é o mais massivo atualmente conhecido no início do Universo, pesando 10 bilhões de vezes a massa do Sol. “Ainda não conseguimos explicar como os quasares foram capazes de crescer tanto tão cedo na história do universo”, ela compartilhou. “Esse é outro quebra-cabeça para resolver!” As imagens requintadas de Webb também não revelaram evidências de que a luz do quasar tenha sido lente gravitacional, garantindo que as medições de massa sejam definitivas.
A equipe logo mergulhará na pesquisa sobre galáxias em cinco campos adicionais, cada um ancorado por um quasar central. Os resultados de Webb no primeiro campo foram tão claros que eles mal podiam esperar para compartilhá-los. “Esperávamos identificar algumas dezenas de galáxias que existiram durante a Era da Reionização – mas fomos capazes de identificar facilmente 117”, explicou Kashino. “Webb superou nossas expectativas”.
A equipe de pesquisa de Lilly, Emission-line galaxies and Intergalactic Gas in the Epoch of Reionization (EIGER) , demonstrou o poder único de combinar imagens convencionais da NIRCam (Câmera de infravermelho próximo) de Webb com dados da espectroscopia sem fenda de campo amplo do mesmo instrumento modo, que dá um espectro de cada objeto nas imagens – transformando o Webb no que a equipe chama de “espetacular máquina espectroscópica de desvio para o vermelho”.
As primeiras publicações da equipe incluem “EIGER I. uma grande amostra de galáxias emissoras de [O iii] em 5,3 < z < 6,9 e evidências diretas de reionização local por galáxias”, lideradas por Kashino, “EIGER II. primeira caracterização espectroscópica das estrelas jovens e gás ionizado associado com forte linha de emissão Hβ e [OIII] em galáxias em z = 5 – 7 com JWST,” liderada por Matthee, e “EIGER III. Observações JWST/NIRCam do quasar ultraluminoso de alto desvio para o vermelho J0100+2802”, lideradas por Eilers, e serão publicadas no The Astrophysical Journal em 12 de junho.
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 ao redor de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. O Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, a ESA (Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.
Contatos de mídia:
Laura Betz
Goddard Space Flight Center da NASA, Greenbelt, Md.
laura.e.betz@nasa.gov
Claire Blome / Christine Pulliam
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.
cblome@stsci.edu / cpulliam@stsci.edu
Fonte: NASA /Editora: Isabelle Yan / Publicação 12-06-2023
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-proves-galaxies-transformed-the-early-universe
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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