A nossa compreensão de como as galáxias se formam e da natureza da matéria escura pode ser completamente alterada por novas observações de aglomerados estelares de galáxias ainda maiores. via Láctea De mais de 11 bilhões de anos atrás, o que não deveria ter existido.

Artigo publicado em natureza Resultados detalhados usando novos dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Os resultados mostram que uma galáxia massiva no Universo primitivo – observada há 11,5 mil milhões de anos (desvio para o vermelho cosmológico de 3,2) – tem uma população muito antiga de estrelas que se formou muito antes – 1,5 mil milhões de anos atrás (desvio para o vermelho de cerca de 11). Esta observação vira a modelagem atual de cabeça para baixo, uma vez que não há matéria escura suficiente se acumulando em concentrações suficientes para se formar.

O professor da Universidade de Tecnologia de Swinburne, Karl Glazebrook, liderou o estudo e a equipe internacional que usou o Telescópio Espacial James Webb para fazer observações espectroscópicas desta galáxia massiva e silenciosa.

“Estávamos perseguindo esta galáxia em particular há sete anos e passamos horas observando-a com os dois maiores telescópios da Terra para descobrir sua idade. Mas ela era tão vermelha e tão tênue que não conseguimos medi-la. Eventualmente, tivemos que saia da Terra e use o Telescópio Espacial James Webb para confirmar sua natureza.”

O Telescópio Espacial James Webb da NASA é o sucessor do Telescópio Espacial Hubble, o mais poderoso observatório científico infravermelho já enviado ao espaço. A partir de uma órbita a cerca de um milhão de milhas da Terra, Webb estuda alguns dos objetos mais distantes do universo. Crédito: NASA

A formação de galáxias é um modelo fundamental apoiado pela astrofísica moderna que prevê um forte declínio no número de galáxias massivas nas primeiras épocas cósmicas. Galáxias quiescentes extremamente massivas já foram observadas entre um e dois bilhões de anos após o surgimento do universo a grande explosão O que desafia modelos teóricos anteriores.

O ilustre Professor Glazebrook trabalhou com pesquisadores líderes em todo o mundo, incluindo o Dr. Themiya Nanayakkara, o Dr. Lalitwadi Kawinwanichakij, o Dr. Colin Jacobs, o Dr. Harry Chittenden, o Professor Associado Glenn G Kacprzak e o Professor Associado Ivo Lappé do Centro Swinburne de Astrofísica e Supercomputação. .

“Este tem sido um esforço de equipa, desde os levantamentos infravermelhos do céu que começámos em 2010 que levaram à identificação desta galáxia como invulgar, até às nossas longas horas em Keck e Telescópio muito grande Tentámos, mas não conseguimos, confirmar isto, até ao ano passado, quando fizemos um enorme esforço para descobrir como processar os dados do Telescópio Espacial James Webb e analisar este espectro.

“Agora estamos indo além do que foi possível para confirmar os mais antigos megamonstros pacíficos existentes nas profundezas do universo”, diz o Dr. Themiya Nanayakkara, que liderou a análise espectroscópica dos dados do Telescópio Espacial James Webb.

“Isso ultrapassa os limites da nossa compreensão atual de como as galáxias se formam e evoluem. A questão principal agora é como elas se formaram tão rapidamente tão cedo no universo, e que mecanismos misteriosos as levaram a impedi-las de formar estrelas repentinamente quando o resto do universo faz.”

Professora Associada Claudia Lagos do Nó de Pesquisa do Centro Internacional de Radioastronomia da Universidade da Austrália Ocidental (Repita) foi crucial no desenvolvimento da modelagem teórica da evolução das concentrações de matéria escura para o estudo.

“A formação de galáxias é em grande parte determinada pela forma como a matéria escura está concentrada”, diz ela. “A presença destas galáxias extremamente massivas tão cedo no Universo coloca grandes desafios ao nosso modelo padrão de cosmologia. Isto porque não acreditamos que as estruturas massivas de matéria escura que albergam estas galáxias massivas ainda não tenham tido tempo para se formar. Mais observações são necessárias para entender o quão comuns são essas galáxias e para nos ajudar a entender o quão massivas essas galáxias realmente são.

O professor Glazebrook espera que este seja um novo avanço na nossa compreensão da física da matéria escura.

“O Telescópio Espacial James Webb encontrou evidências crescentes de formação inicial de galáxias massivas. Este resultado estabelece um novo recorde para este fenômeno. Embora seja muito impressionante, é apenas um objeto. Mas esperamos encontrar muitos mais, e se o fizermos “Isso irá corromper nossas ideias sobre a formação de galáxias.”

Referência: “Uma galáxia massiva que formou suas estrelas em z ~ 11” por Karl Glazebrook, Thymia Nanayakkara, Corentin Schreiber, Claudia Lagos, Lalitwadi Kawinwanichakij, Colin Jacobs, Harry Chittenden, Gabriel Brammer, Glenn J. Kaprzak, Ivo Labpi, Danilo Marchesini , Z. Simmel-Marsan, Pascal A. Oish, Casey Papovich, Rhea-Sylvia Remus, Kim-VH. Tran, James Esdell e Angel Chandro-Gomez, 14 de fevereiro de 2024, natureza.
doi: 10.1038/s41586-024-07191-9