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Dec 01, 2023

Galáxias no espelho do JWST estão mais próximas do que parecem

Anúncios recentes da equipe do Telescópio Espacial James Webb (JWST) mostraram que as galáxias no universo primitivo são muito mais avançadas, maduras e evoluídas do que deveriam ser. Mas isso pode ser

Anúncios recentes da equipe do Telescópio Espacial James Webb (JWST) mostraram que as galáxias no universo primitivo são muito mais avançadas, maduras e evoluídas do que deveriam ser. Mas isso pode dever-se ao facto de termos sobrestimado sistematicamente as distâncias dessas galáxias, como demonstram novas pesquisas.

Medir distâncias no espaço é uma tarefa complicada. Nem sempre é fácil discernir se uma galáxia brilhante e/ou grande está relativamente próxima, ou se é fisicamente grande e brilhante. Ao longo das décadas, os astrónomos desenvolveram uma infinidade de técnicas para contornar este problema. A maioria dessas técnicas fornece resultados confiáveis ​​com maior precisão no universo relativamente local. Para galáxias muito distantes, como as que o JWST visa, somos forçados a usar métodos muito menos precisos.

Em vez de medir diretamente distâncias a galáxias extremamente distantes, os astrónomos tentam determinar os seus desvios para o vermelho. Um desvio para o vermelho representa a mudança no espectro de luz de uma galáxia devido ao seu movimento para longe de nós devido à expansão do universo. Embora seja possível converter um desvio para o vermelho em distância, os astrónomos precisam de assumir um modelo cosmológico para o fazer. Em outras palavras, assuma uma certa quantidade de energia escura, matéria escura ou outros parâmetros que afetem a taxa de expansão do universo.

Portanto, os astrônomos geralmente apenas relatam o desvio para o vermelho e seguem em frente. Em geral, quanto maior o desvio para o vermelho, mais distante uma galáxia está de nós, e é com isso que realmente nos importamos.

O JWST conseguiu descobrir galáxias com desvios para o vermelho de 9 a 14, representando algumas das galáxias mais distantes já encontradas, flutuando muito longe no cosmos infantil.

Não importa como você conte, essas galáxias estão entre as primeiras a aparecer no cenário cósmico. Portanto, é intrigante que algumas de suas estruturas pareçam surpreendentemente maduras para a tenra idade. Algumas das galáxias extremamente distantes são grandes, contêm muitas estrelas e muitos elementos pesados ​​que requerem múltiplas gerações de estrelas para serem produzidos.

Mas esses resultados surpreendentes basearam-se num método específico para medir o desvio para o vermelho – um método que não é tão preciso. O método, conhecido como medição fotométrica do redshift, pega a luz de uma galáxia e a classifica em caixas. Os astrônomos então comparam a luz nessas caixas com a mesma luz de galáxias próximas para obter uma estimativa aproximada do desvio para o vermelho.

Embora bastante incerto, este método tem a vantagem de ser rápido e fácil de executar, pelo que os astrónomos podem facilmente reunir uma grande amostra de medições de desvio para o vermelho sem terem de fazer muito trabalho extra.

Em um artigo de acompanhamento submetido para publicação e publicado na pré-impressão arXiv, uma dupla de astrônomos comparou duas dúzias de redshifts fotométricos com os redshifts obtidos por um método mais preciso: a espectroscopia. Os redshifts espectroscópicos envolvem primeiro reunir o espectro detalhado de uma galáxia e depois usá-lo para medir o redshift. Embora mais longo e complicado, o processo produz medições de redshift incrivelmente precisas.

Os pesquisadores descobriram que em sua amostra quase todos os desvios para o vermelho fotométricos foram tendenciosos para serem maiores do que os espectroscópicos. Por outras palavras, a estimativa aproximada produziu um desvio para o vermelho que foi quase sempre superior ao verdadeiro desvio para o vermelho. Para algumas galáxias a diferença era pequena, mas para outras era enorme. Num caso, a estimativa fotométrica do redshift rendeu 11,5, enquanto o verdadeiro redshift foi inferior a 9. Esta é uma diferença de milhares de milhões de anos-luz.

No geral, os pesquisadores descobriram que os desvios para o vermelho fotométricos tiveram que ser atenuados em aproximadamente um desvio padrão. Isto significa que quando os desvios para o vermelho fotométricos foram relatados juntamente com as suas incertezas, o verdadeiro desvio para o vermelho situa-se perto do limite inferior desse intervalo de incerteza, e não no meio, como seria de esperar com um monte de incertezas aleatórias.

Este não é um fenômeno novo, apontaram os pesquisadores. Na verdade, é algo que o grande astrônomo Sir Arthur Eddington apontou pela primeira vez em 1913, no contexto de pesquisas de estrelas distantes. Esperamos que as medições fotométricas sejam imprecisas, mas de forma aleatória; aproximadamente metade das galáxias deveria mostrar um desvio para o vermelho muito grande e a outra metade muito baixo.