Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), uma equipe internacional de astrônomos encontrou evidências convincentes de que as primeiras galáxias foram responsáveis ​​pela reionização do universo primitivo. Este é o processo pelo qual os átomos neutros de hidrogênio são ionizados, tornando o universo transparente à luz em comprimentos de onda que teriam sido absorvidos pelos átomos. A pesquisa foi feita por membros da colaboração EIGER, que está usando a Near Infrared Camera (NIRCam) do JWST para estudar a luz de quasares no início do universo.

A era cosmológica da reionização ocorreu cerca de um bilhão de anos após o Big Bang. Antes da reionização, o gás hidrogênio neutro entre as primeiras galáxias absorvia luz em certos comprimentos de onda. Então algo fez o cosmos esquentar, ionizando o gás para criar um plasma. Essas regiões do plasma eram menos eficientes na absorção de luz, criando “bolhas” de transparência no universo.

Essas bolhas eram muito maiores que as próprias galáxias, com diâmetros de cerca de 4 milhões de anos-luz de diâmetro. Ao longo de cerca de cem milhões de anos, as bolhas cresceram e se juntaram e, por fim, todo o universo tornou-se transparente. No entanto, exatamente o que causou essa reionização é um importante mistério cosmológico.

Explicação padrão

“Foi presumivelmente alguma fonte de radiação ionizante”, disse o líder da equipe Simone Lilly dizer Mundo da Física. “É justo dizer que a explicação padrão sempre foi que foi a luz ultravioleta das primeiras estrelas e galáxias que se formou no início do universo”, explica Lilly, que trabalha na ETH Zurich, na Suíça. “Algumas dessas estrelas serão quentes o suficiente para produzir muitos fótons ultravioleta e, em princípio, isso poderia acontecer.”

Outras fontes de radiação ionizante também foram sugeridas. Estes incluem a geração de radiação ultravioleta e raios-X pela aceleração do material à medida que cai em buracos negros.

Agora, Lilly e seus colegas estudaram a reionização usando o JWST para observar a luz de um antigo quasar. Este é um buraco negro supermassivo que engole grandes quantidades de material, causando a emissão de enormes quantidades de radiação. Ao estudar como essa luz passou por galáxias antigas a caminho da Terra, a equipe descobriu uma correlação entre as localizações dessas galáxias e as localizações de manchas de gás reionizado. Isso permitiu aos pesquisadores concluir que algo dentro dessas galáxias, possivelmente estrelas jovens, ionizou o espaço circundante.

Esta é a prova cabal, que foram as galáxias que fizeram a reionização

Simone Lilly

Lilly junto com Daichi Kashino na Universidade de Nagoya, no Japão, e colegas descrevem suas descobertas em um artigo na The Astrophysical Journal. Este artigo é um dos três publicados naquela revista relacionados a esta pesquisa. O segundo papel é do cientista da ETH Zurique Jorryt Matthee e colegas e analisa as propriedades das galáxias, e o terceiro papel olha para o próprio quasar e é por Anna-Christina Eilers no Instituto de Tecnologia de Massachusetts.

A equipe agora investigará outros cinco quasares e suas linhas de visão para a Terra, a fim de explorar ainda mais a conexão entre as galáxias e a reionização.

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“Não somos os primeiros a descobrir galáxias nessas épocas e, de fato, o JWST está encontrando galáxias em épocas significativamente anteriores, mas o que o telescópio realmente nos permitiu foi produzir amostras homogêneas muito grandes de galáxias”, disse Lilly. “Eu não hesitaria em dizer que não poderíamos ter feito isso sem o JWST.”

Para Lilly, que está associada ao telescópio desde seus estágios iniciais de planejamento na década de 1990, esse resultado é uma validação importante de que o JWST é útil além de capturar imagens incríveis do universo; tem valor experimental real também.

“Estamos vendo o universo como era alguns 100 milhões de anos após o Big Bang e estamos fazendo física lá”, concluiu Lilly. “Na verdade, estamos respondendo a perguntas com o JWST, não apenas admirando a majestade do universo.”

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/jwst-finds-smoking-gun-evidence-of-early-galaxies-transforming-the-universe/