Uma pesquisa liderada por D. Burgarella, do Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, propõe uma explicação intrigante para um dos maiores enigmas revelados pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST). O estudo sugere que a presença de um tipo incomum de poeira, gerada diretamente por explosões de supernova, pode ser a responsável pelo brilho inesperadamente intenso de galáxias no início do universo.
Quando o JWST começou a observar as épocas mais remotas do cosmos, os astrônomos esperavam encontrar galáxias distantes como manchas fracas e empoeiradas. No entanto, o que se viu foram galáxias formadas menos de 550 milhões de anos após o Big Bang emitindo luz ultravioleta muito mais brilhante do que qualquer modelo havia previsto.
Os modelos predominantes de galáxias assumem que as jovens galáxias em formação estariam envoltas em poeira, que absorveria a radiação ultravioleta antes que ela escapasse para o espaço. Esse efeito de escurecimento, conhecido como atenuação, deveria tornar essas galáxias praticamente invisíveis aos instrumentos terrestres e espaciais.
Entre as explicações propostas para este fenômeno, a ideia de que a poeira resultante de supernovas poderia ter um papel crucial ganhou destaque. Observações do JWST e do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) identificaram galáxias conhecidas como Galáxias com Atenuação de Poeira Extremamente Baixa (GELDAs), que são ricas em gás e quase transparentes ao ultravioleta.
Se a poeira tivesse sido expulsa por feedback estelar violento, o gás também deveria ter sido removido, o que não foi observado. Essa contradição levou os pesquisadores a buscar explicações alternativas para o fenômeno.
O estudo de Burgarella e sua equipe se aprofunda no papel da poeira nas galáxias primitivas, destacando que a poeira de supernova é composta por grãos grandes e transparentes à luz ultravioleta. Este modelo de “poeira estelar” não apenas se alinha com as observações do JWST, mas também explica a presença das GELDAs no universo primitivo e sua relativa escassez no universo local.
Além disso, o modelo sugere uma transição entre regimes de poeira que ocorre em um limiar específico de metalicidade. Abaixo de uma metalicidade crítica de aproximadamente um décimo do conteúdo metálico do Sol, a poeira de supernova predomina e a atenuação é baixa.
Acima desse limiar, o crescimento de grãos interestelares assume o controle e a atenuação aumenta significativamente. Essa transição, teorizada e observada localmente, parece ter sido vista em ação pela primeira vez em alto desvio para o vermelho no JWST.
Em galáxias extremamente pobres em metais, a poeira pode ser um relicário direto das estrelas da População III, a primeira geração estelar do universo. Essas estrelas, formadas a partir de hidrogênio e hélio puros, nunca foram observadas diretamente, mas suas supernovas teriam produzido exatamente o tipo de poeira de grão grande e baixa opacidade que o modelo requer.
Esta descoberta oferece um novo quadro coerente para interpretar a visão emergente do JWST sobre o alvorecer cósmico. O estudo, disponível no servidor de pré-publicação arXiv, destaca que, embora o modelo corresponda convincentemente à população de galáxias observada, as propriedades exatas da poeira de supernova no universo primitivo ainda são incertas.
Observações futuras com os instrumentos infravermelhos do JWST e o radiotelescópio ALMA serão cruciais para determinar essas propriedades com maior precisão. Os resultados podem revolucionar a compreensão sobre como as primeiras galáxias se formaram e evoluíram nos primeiros milhões de anos após o Big Bang.
Com informações de PHYS.
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