A nossa compreensão de como as galáxias se formam e da natureza da matéria escura pode ser completamente alterada após novas observações de uma população estelar maior que a Via Láctea, há mais de 11 mil milhões de anos, que não deveria existir.



Um artigo publicado hoje na Nature detalha as descobertas usando novos dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Os resultados revelam que uma galáxia massiva no Universo primitivo – observada há 11,5 mil milhões de anos (um desvio para o vermelho cósmico de 3,2) – tem uma população de estrelas extremamente antiga formada muito antes – 1,5 mil milhões de anos antes (um desvio para o vermelho de cerca de 11). A observação altera a modelagem atual, uma vez que não se acumulou matéria escura suficiente em concentrações suficientes para semear a sua formação.

O ilustre professor da Swinburne University of Technology, Karl Glazebrook, liderou o estudo e a equipe internacional, que usou o JWST para observações espectroscópicas desta enorme galáxia quiescente.

“Estamos perseguindo esta galáxia em particular há sete anos e passamos horas observando-a com os dois maiores telescópios da Terra para descobrir quantos anos ela tinha. no final, tivemos que sair da Terra e usar o JWST para confirmar a sua natureza."

A formação de galáxias é um paradigma fundamental que sustenta a astrofísica moderna e prevê um forte declínio no número de galáxias massivas nos primeiros tempos cósmicos. Galáxias quiescentes extremamente massivas foram agora observadas entre um e dois mil milhões de anos após o Big Bang, o que desafia os modelos teóricos anteriores.

O ilustre professor Glazebrook trabalhou com pesquisadores líderes em todo o mundo, incluindo o Dr. Lalitwadee Kawinwanichakij, o Dr. .

"Este foi um esforço de equipa, desde os levantamentos infravermelhos do céu que começámos em 2010, que nos levaram a identificar esta galáxia como invulgar, até às muitas horas no Keck e no Very Large Telescope, onde tentámos, mas não conseguimos confirmar, até finalmente, no último ano, onde despendemos um enorme esforço para descobrir como processar os dados do JWST e analisar esse espectro."

Themiya Nanayakkara, que liderou a análise espectral dos dados do JWST, diz:“Agora estamos indo além do que era possível para confirmar os mais antigos monstros massivos inativos que existem nas profundezas do universo. as galáxias se formam e evoluem. A questão principal agora é como elas se formam tão rapidamente no início do universo, e quais mecanismos misteriosos levam a impedi-las de formar estrelas abruptamente quando o resto do universo o faz."

A professora associada Claudia Lagos, do nó da Universidade da Austrália Ocidental do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR), 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 ditada pela forma como a matéria escura se concentra”, diz ela. "Ter estas galáxias extremamente massivas tão cedo no Universo está a colocar desafios significativos ao nosso modelo padrão de cosmologia. Isto porque não pensamos que estruturas massivas de matéria escura que albergem estas galáxias massivas ainda tenham tido tempo para se formar. Mais observações são necessários para compreender o quão comuns estas galáxias podem ser e para nos ajudar a compreender quão verdadeiramente massivas são estas galáxias."

Glazebrook espera que esta possa ser uma nova abertura para a nossa compreensão da física da matéria escura, afirmando:"O JWST tem encontrado evidências crescentes de galáxias massivas se formando no início do tempo. Este resultado estabelece um novo recorde para este fenômeno. Embora seja muito impressionante , é apenas um objeto, mas esperamos encontrar mais, e se o fizermos, isso irá realmente perturbar as nossas ideias sobre a formação de galáxias."

Mais informações: Karl Glazebrook et al, Uma galáxia massiva que formou suas estrelas em z ~ 11, Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07191-9. No arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2308.05606
Informações do diário: Natureza , arXiv

Fornecido pela Swinburne University of Technology