Os astrônomos acreditam que as primeiras galáxias se formaram em torno de halos gigantes de matéria escura. Mas uma galáxia recém-descoberta datada de cerca de 13 bilhões de anos atrás misteriosamente apareceu muito antes desse processo ter ocorrido.
O Telescópio Espacial James Webb (JWST) encontrou uma galáxia no universo primitivo que é tão massiva que não deveria existir, representando um “desafio significativo” para o modelo padrão de cosmologia, de acordo com os autores do estudo.
A galáxia, chamada ZF-UDS-7329, contém mais estrelas do que a Via Láctea, apesar de ter se formado apenas 800 milhões de anos na vida útil de 13,8 bilhões de anos do universo. Isso significa que eles nasceram de alguma forma sem que a matéria escura semeasse sua formação, ao contrário do que sugere o modelo padrão de formação de galáxias.
Como isso poderia ter acontecido não está claro, mas assim como as descobertas anteriores do JWST de outras galáxias inexplicavelmente massivas no universo primitivo, isso ameaça mudar nossa compreensão de como a primeira matéria do universo se formou, ou possivelmente até mesmo o próprio modelo padrão da cosmologia. Os pesquisadores publicaram suas descobertas em 14 de fevereiro na revista Nature.
“Ter essas galáxias extremamente massivas tão cedo no universo está colocando desafios significativos ao nosso modelo padrão de cosmologia”, disse a coautora do estudo, Claudia Lagos, professora associada de astronomia do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia, em um comunicado. Isso ocorre porque estruturas massivas de matéria escura, que se acredita serem componentes necessários para manter as primeiras galáxias juntas, ainda não tiveram tempo de se formar tão cedo no universo, acrescentou Lagos.
A luz viaja a uma velocidade fixa através do vácuo do espaço, então quanto mais fundo olhamos para o universo, mais luz remota interceptamos e mais para trás no tempo vemos. Foi isso que permitiu que os pesquisadores usassem o JWST para detectar o ZF-UDS-7329 cerca de 11,5 bilhões de anos no passado.
Ao estudar os espectros de luz vindos das estrelas dessa galáxia extremamente distante, os pesquisadores descobriram que as estrelas nasceram 1,5 bilhão de anos antes dessa observação, ou cerca de 13 bilhões de anos atrás.
Os astrônomos não têm certeza de quando os primeiros glóbulos de estrelas começaram a se aglomerar nas galáxias que vemos hoje, mas os cosmólogos estimaram anteriormente que o processo começou lentamente nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang.
As teorias atuais sugerem que halos de matéria escura (uma substância misteriosa e invisível que se acredita constituir 25% do universo atual) se combinaram com gás para formar as primeiras mudas de galáxias. Após 1 bilhão a 2 bilhões de anos de vida do universo, as primeiras protogaláxias chegaram à adolescência, formando-se em galáxias anãs que começaram a devorar umas às outras para se tornarem semelhantes às nossas.
Mas a nova descoberta confundiu essa visão: não apenas a galáxia cristalizou sem matéria escura acumulada suficiente para semeá-la, mas não muito tempo depois de uma explosão repentina de formação estelar, a galáxia abruptamente se tornou quiescente – o que significa que sua formação estelar cessou.
“Isso ultrapassa os limites de nossa compreensão atual de como as galáxias se formam e evoluem”, disse a coautora do estudo Themiya Nanayakkara, astrônoma da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália, no comunicado. “A questão-chave agora é como eles se formam tão rápido muito cedo no universo, e quais mecanismos misteriosos levam a impedi-los de formar estrelas abruptamente quando o resto do universo está fazendo isso.”
Os próximos passos dos pesquisadores serão procurar mais galáxias como esta. Se eles encontrarem algum, isso poderia contradizer seriamente as ideias anteriores de como as galáxias se formaram, disseram eles.
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