Telescópio James Webb revela galáxias turbulentas e irregulares no início do universo

Levantamento e principais descobertas

Pesquisadores da University of Cambridge analisaram mais de 250 observações do James Webb Space Telescope visando galáxias que existiram cerca de 800 milhões a 1,5 bilhão de anos após o Big Bang. Em vez de uma prevalência de discos rotativos suaves, a equipe descobriu que a maioria das galáxias nesse período inicial são irregulares, aglomeradas e dinamicamente turbulentas.

O estudo examinou movimentos de gás em uma grande população de galáxias de massa relativamente baixa e encontrou uma ampla gama de estados cinemáticos. Alguns sistemas mostram sinais de rotação ordenada emergente, mas a maioria exibe movimentos de gás desordenados, consistentes com fusões frequentes, episódios intensos de formação estelar e instabilidades gravitacionais.

Técnica: Espectroscopia de grism da NIRCam

A equipe utilizou espectroscopia sem fenda (slitless) do instrumento NIRCam do telescópio operando em modo grism. Os grisms separam a luz recebida em comprimentos de onda na faixa de 2,4–5,0 micrômetros, permitindo a medição de linhas de emissão infravermelha que rastreiam a cinemática do gás ionizado. O instrumento fornece poder de resolução espectral da ordem de 1.600, permitindo medições detalhadas de velocidade em todas as galáxias.

Originalmente desenvolvidos para alinhamento óptico, os grisms da NIRCam oferecem tanto espectroscopia de campo amplo quanto modos de série temporal. Para este trabalho, os pesquisadores aplicaram um novo algoritmo aos espectros de grism e imagens existentes para mapear movimentos de gás dentro de galáxias individuais em toda a amostra pesquisada.

Contexto e interpretação

Os resultados ajudam a rastrear a transição da época da reionização para o pico posterior da formação estelar cósmica, frequentemente chamado de "meio-dia cósmico" (cosmic noon), mostrando como pequenos e caóticos blocos de construção gradualmente se estabeleceram em estruturas mais ordenadas, como as espirais vistas no universo próximo.

Próximos passos

Publicação

Os resultados aparecem na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society em um artigo intitulado "The Dawn of Disks: Unveiling the Turbulent Ionised Gas Kinematics of the Galaxy Population at z ~ 4–6 with JWST/NIRCam Grism Spectroscopy."