Observações recentes do Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelaram que as primeiras galáxias do Universo estavam longe das estruturas bem organizadas que vemos hoje. Em vez disso, estas primeiras galáxias eram feixes de gás turbulentos e caóticos, passando por períodos de intensa formação estelar e influenciadas por buracos negros supermassivos de rápido crescimento. Isto pinta um quadro vívido de uma “era confusa” na história cósmica.
Observando Galáxias na Aurora Cósmica
Uma equipa de astrónomos, liderada por Lola Dunhaive, da Universidade de Cambridge, utilizou o instrumento NIRCam do JWST para estudar 272 pequenas galáxias, datadas de 800 milhões a 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang. A luz destas galáxias distantes levou milhares de milhões de anos a chegar até nós, proporcionando uma janela única para as fases iniciais do Universo – um período conhecido como Aurora Cósmica (50 milhões a mil milhões de anos após o Big Bang) que precedeu o Meio-dia Cósmico (2 a 3 mil milhões de anos após o Big Bang), quando a formação estelar atingiu o seu pico.
A natureza turbulenta das primeiras galáxias
As observações mostraram que, ao contrário dos discos de gás e estrelas em rotação suave predominantes nas galáxias próximas, o movimento do gás nestas primeiras galáxias era turbulento. Em vez de circularem seus centros em correntes ordenadas, o gás fluía em múltiplas direções, criando redemoinhos caóticos, ondas de choque e aglomerados irregulares de matéria. A equipe descreveu essas primeiras galáxias como estando “no início dos discos”, passando por múltiplas fases de instabilidade antes de se estabelecerem nas estruturas ordenadas que observamos hoje.
Fatores que contribuem para o caos
Vários fatores contribuíram para este estado turbulento:
- Formação rápida de estrelas: Estrelas recém-nascidas, assim como humanos recém-nascidos, podem ser erráticas. Estas jovens estrelas emitiram poderosos ventos estelares e rajadas de radiação de alta energia, perturbando as nuvens de gás circundantes onde se formaram.
- Gás Intergaláctico Mais Denso: Como o universo está em expansão desde o Big Bang, ele era um lugar menor e mais denso pouco antes do Meio-dia Cósmico. Isso significou que mais gás intergaláctico fluiu para as primeiras galáxias, alimentando ainda mais a turbulência.
- Buracos negros supermassivos: Os buracos negros supermassivos nos centros dessas galáxias alimentavam-se ativamente de gás, expelindo matéria e radiação e contribuindo para o ambiente caótico.
- Tamanho menor: Em comparação com as galáxias do universo atual, essas galáxias primitivas eram relativamente pequenas (variando de 100 milhões a 10 bilhões de vezes a massa do nosso Sol), o que significa que eventos como explosões de formação de estrelas e a atividade de buracos negros tiveram um impacto proporcionalmente maior em sua estabilidade.
Exceções e pesquisas futuras
Embora a maioria das galáxias no estudo exibissem comportamento turbulento, algumas mostraram sinais de estabilidade anterior, tendendo a ser maiores e talvez mais resilientes. Estas observações confirmam em grande parte as previsões dos modelos existentes de evolução galáctica, solidificando a ligação entre observação e teoria.
Dunhaive e os seus colegas planeiam combinar as suas observações de gás hidrogénio ionizado com observações futuras de gás frio e poeira, permitindo uma compreensão mais abrangente da estrutura e evolução destas primeiras galáxias. “Com mais dados, seremos capazes de acompanhar como estes sistemas turbulentos cresceram e se tornaram as espirais graciosas que vemos hoje”, explica Sandro Tacchella, co-autor do estudo. Os novos dados revelarão mais sobre as estruturas e caminhos evolutivos destas antigas galáxias em formação.
O estudo oferece uma visão valiosa sobre as condições dinâmicas e muitas vezes caóticas que caracterizaram o universo primitivo e sublinha o papel crítico que o JWST desempenha no desvendar dos mistérios da evolução cósmica.
