Webb descobre galáxia-água-viva de 8,5 bilhões de anos

Em dados do telescópio espacial James Webb, uma equipe liderada pela University of Waterloo identificou uma candidata a galáxia "água-viva" cuja luz a deixou há cerca de 8,5 bilhões de anos. Catalogado com um redshift de z = 1,156 e descoberto em observações do JWST no campo COSMOS, o objeto mostra os longos fluxos de gás e estrelas jovens, semelhantes a tentáculos, que definem os sistemas de águas-vivas próximos. A descoberta, publicada como "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156" no The Astrophysical Journal, empurra o fenômeno da remoção ambiental para muito mais cedo na história cósmica do que os astrônomos haviam confirmado anteriormente.

Descoberta do Telescópio Espacial James Webb no campo COSMOS

O campo COSMOS — uma área profunda e organizada do céu selecionada precisamente por oferecer uma visão clara de galáxias distantes e tênues — tem sido uma peça fundamental para levantamentos astronômicos. Os pesquisadores reexaminaram imagens e espectroscopia do JWST desta região bem estudada e identificaram a candidata a água-viva enquanto buscavam sinais de galáxias sendo ativamente transformadas pelo seu entorno. Como o campo COSMOS possui contaminação mínima de primeiro plano e uma cobertura multiespectral muito profunda, a sensibilidade infravermelha do JWST torna possível ver características que são esticadas e avermelhadas pela distância cosmológica, mas que ainda mantêm resolução espacial.

O Dr. Ian Roberts, bolsista de pós-doutorado Banting no Waterloo Centre for Astrophysics, descreveu o achado como inesperado: ao analisar o conjunto de dados, a equipe notou uma galáxia distante e não documentada com uma morfologia inconfundível — um núcleo compacto com longos filamentos rastejantes. A combinação da resolução do JWST no infravermelho próximo e os dados em camadas do COSMOS permitiu que a equipe medisse o redshift da galáxia e montasse um quadro físico de um sistema passando por uma remoção ativa em um ambiente denso no início da história do universo.

O que define uma galáxia água-viva?

As galáxias água-viva são uma classe morfológica nomeada por suas longas caudas de gás e estrelas recém-formadas, semelhantes a tentáculos, que se arrastam atrás de uma galáxia em movimento. Essas caudas não são decorativas: elas se formam quando uma galáxia mergulha no gás quente e denso que preenche os aglomerados de galáxias. A pressão deste meio intraclustre agindo sobre o gás interestelar de uma galáxia — um processo conhecido como remoção por pressão de arraste (ram-pressure stripping) — varre o material para fora da galáxia como o vento expelindo borrifos de um carro, deixando para trás fluxos alongados onde o gás arrefece e colapsa em novas estrelas.

Exemplos próximos, observados com instrumentos como o Hubble e telescópios terrestres, revelam espetaculares nós de formação estelar nas caudas e um truncamento abrupto da formação estelar no disco da galáxia. O que torna a candidata de z = 1,156 notável é o fato de demonstrar que essa mesma física estava operando quando o universo era significativamente mais jovem, sugerindo que os ambientes de aglomerados poderiam ser hostis às galáxias mais cedo do que os modelos padrão haviam previsto.

Evidências do Telescópio Espacial James Webb para remoção precoce em aglomerados

Antes desta descoberta, os astrônomos pensavam que aglomerados massivos o suficiente para produzir uma forte remoção por pressão de arraste eram mais raros em épocas correspondentes a redshifts em torno de um. A nova candidata mostra sinais morfológicos claros consistentes com a remoção em z = 1,156, o que corresponde a um tempo de retrospecção de aproximadamente 8,5 bilhões de anos. Esse momento situa-se bem antes da era atual de aglomerados massivos e bem estabelecidos, e sugere que protoaglomerados ou ambientes densos capazes de realizar a remoção já estavam moldando galáxias ativamente.

As implicações são duplas. Primeiro, os processos ambientais que extinguem a formação estelar e convertem espirais ricas em gás em galáxias passivas residentes em aglomerados poderiam ter sido eficazes mais cedo e de forma mais ampla do que muitas simulações preveem. Segundo, a presença de tal galáxia fornece um mecanismo para a construção da grande população de galáxias "mortas" encontradas nos aglomerados hoje: a remoção de gás acelera o fim da formação estelar, deixando para trás sistemas vermelhos e quiescentes que dominam os núcleos dos aglomerados.

Como o JWST viu as caudas: imagem e contexto

Os instrumentos do JWST, otimizados para comprimentos de onda do infravermelho próximo e médio, são fundamentais para resolver a estrutura em galáxias distantes cuja luz visível sofreu redshift para o infravermelho. Em termos práticos, isso significa que o JWST pode captar a luz estelar e a emissão reprocessada por poeira que revelam tanto o núcleo estelar compacto quanto os filamentos tênues e estendidos de uma galáxia água-viva em distâncias cosmológicas. Os extensos dados auxiliares do campo COSMOS — desde mapas de raios X que rastreiam o gás intraclustre quente até espectroscopia terrestre que fornece contexto ambiental — ajudam os pesquisadores a interpretar se a galáxia reside em um ambiente denso genuíno ou se está simplesmente projetada perto de um.

Embora o artigo apresente o objeto como uma forte candidata em vez de um caso incontroverso, a combinação de evidências morfológicas e redshift o coloca entre os primeiros exemplos convincentes de uma galáxia passando por remoção. Observações de acompanhamento do JWST e dados profundos de raios X ou rádio podem ajudar a confirmar a presença de um meio quente circundante e estabelecer a dinâmica do sistema com mais firmeza.

Por que esta descoberta é importante para a evolução das galáxias

As galáxias evoluem através de uma mistura de processos internos e externos. Processos internos — consumo de gás na formação estelar, feedback de supernovas e núcleos ativos — operam independentemente do ambiente. Processos externos, como interações de maré e remoção por pressão de arraste, dependem dos arredores. Encontrar galáxias removidas em z ≈ 1,156 altera o equilíbrio: mostra que a transformação impulsionada pelo ambiente já era importante quando o universo tinha cerca de metade de sua idade atual.

Essa mudança tem consequências concretas para os modelos de montagem e extinção de galáxias. Simulações que visam reproduzir a demografia observada das galáxias devem agora levar em conta efeitos ambientais mais fortes ou mais precoces em pelo menos algumas regiões. Para a astronomia observacional, esta descoberta é uma demonstração de que o JWST pode resolver a interação entre galáxias e seus ambientes em tempos de retrospecção que antes eram acessíveis apenas como sinais borrados ou integrados.

Próximos passos: confirmando a candidata e mapeando sua vizinhança

O telescópio espacial James Webb continua a entregar surpresas à medida que as equipes reprocessam vastos campos de pesquisa como o COSMOS com nova sensibilidade e resolução. Cada objeto recém-identificado em alto redshift não é apenas um ponto de dado, mas uma sonda dos processos físicos que moldam as galáxias ao longo do tempo cósmico, e a candidata a água-viva em z = 1,156 é um exemplo vívido de como a visão infravermelha profunda remodela nossa narrativa do universo jovem.

Fontes

• The Astrophysical Journal (artigo de pesquisa: "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156")
• University of Waterloo (Waterloo Centre for Astrophysics)
• James Webb Space Telescope (observações NASA/ESA/CSA)
• COSMOS (Cosmic Evolution Survey)