Surgiram evidências da existência da primeira geração de estrelas no universo, graças às observações feitas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST). A evidência está localizada em uma das galáxias mais distantes conhecidas.
Galáxia designada GN-Z11foi descoberto por telescópio espacial Hubble Em 2015, antes do lançamento do Telescópio Espacial James Webb, era considerada a galáxia mais distante conhecida. com Desvio para o vermelho A partir da versão 10.6, faz sentido falar sobre há quanto tempo ele existe, e não a que distância está. Isso ocorre porque vemos o GN-z11 como era apenas 430 milhões de anos após seu aparecimento a grande explosão Por causa do tempo que leva para sua luz viajar até o nosso canto do universo. Em comparação, o universo de hoje é… 13,8 bilhões de anos.
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Como tal, GN-z11 foi o principal alvo de estudo do Telescópio Espacial James Webb. Agora, dois novos artigos descrevem descobertas profundas sobre GN-z11 que revelam detalhes vitais sobre como cresceram as galáxias que existiam no universo primitivo.
GN-z11 é a galáxia mais brilhante conhecida neste desvio para o vermelho específico e, de facto, este tornou-se um tema popular para galáxias com alto desvio para o vermelho que agora são encontradas quase regularmente no Universo primordial pelo Telescópio Espacial James Webb. Muitas delas parecem mais brilhantes do que os nossos modelos de formação de galáxias prevêem. Estas previsões são baseadas no Modelo Padrão da cosmologia.
Agora, novas observações do Telescópio Espacial James Webb parecem ter lançado luz sobre o que está acontecendo.
Uma equipe de astronomia liderada por Roberto Maiolino, da Universidade de Cambridge, examinou o GN-z11 usando os dois instrumentos de infravermelho próximo do Telescópio Espacial James Webb, a Câmera de Infravermelho Próximo (NIRCam) e o Espectrômetro de Infravermelho Próximo (NIRSpec). Os pesquisadores descobriram evidências de uma primeira geração de estrelas, chamadas estrelas do terceiro grupo, bem como a existência de um aglomerado de estrelas Buraco negro gigante Eles devoram enormes quantidades de matéria e crescem a um ritmo muito acelerado.
Os cientistas podem calcular a idade de uma estrela com base na sua abundância de elementos pesados, que foram criados por gerações anteriores de estrelas que viveram e morreram, expelindo esses elementos pesados para o espaço, onde são eventualmente reciclados em regiões de formação estelar para formar novas estrelas. Corpos astrais. As estrelas mais jovens que se formaram nos últimos cinco ou seis mil milhões de anos são referidas como estrelas do primeiro grupo e têm as maiores abundâncias de elementos pesados. Nosso sol É a população que eu estrela. As estrelas mais antigas contêm menos elementos pesados porque houve menos gerações de estrelas que as precederam. Chamamos essas estrelas de segundo grupo e elas vivem em nossas regiões mais antigas via Láctea.
No entanto, as estrelas do terceiro grupo têm sido puramente hipotéticas até agora.
Essas estrelas deveriam ser as primeiras estrelas a se formar e, como não existiram outras estrelas antes delas, não continham elementos pesados e eram feitas apenas de hidrogênio e hélio puros que se formaram durante o Big Bang. Pensa-se também que estas primeiras estrelas eram extremamente luminosas, com massas equivalentes a pelo menos várias centenas de sóis.
Embora os astrónomos ainda não tenham visto diretamente as estrelas do Grupo III, a equipa de Maiolino descobriu evidências indiretas delas em GN-z11. O NIRSpec observou um aglomerado de hélio ionizado próximo à borda do GN-z11.
“O facto de não vermos nada além de hélio sugere que esta massa deve ser bastante pura”, disse Maiolino no seu relatório. declaração. “Isto é algo que seria esperado a partir da teoria e das simulações na vizinhança de galáxias particularmente massivas destas épocas – que deveriam existir bolsas de gás puro remanescentes no halo, e estas bolsas poderiam colapsar e formar estrelas do terceiro grupo.”
Este gás hélio é ionizado por algo que produz enormes quantidades de luz ultravioleta, chamadas estrelas de População III. O hélio que vimos é provavelmente um material que sobrou da formação dessas estrelas. A quantidade de luz ultravioleta necessária para ionizar todo este gás requer cerca de 600.000 massas solares de estrelas no total, brilhando com uma luminosidade combinada 20 biliões de vezes mais brilhante que o nosso Sol. Estes números sugerem que galáxias distantes como a GN-z11 eram mais hábeis na formação de estrelas massivas do que as galáxias do universo moderno.
Entretanto, de acordo com um segundo conjunto de resultados, a equipa de Maiolino também encontrou evidências de um buraco negro com 2 milhões de massa solar no núcleo do GN-z11.
“Encontramos gás muito denso, comum nas proximidades de buracos negros supermassivos que acumulam gás”, disse Maiolino no mesmo comunicado. “Esta foi a primeira evidência clara de que GN-z11 hospeda um buraco negro que está devorando matéria.”
A equipe também detectou um poderoso gelo de radiação fluindo do disco de acreção de matéria que orbita o buraco negro, bem como elementos químicos ionizados normalmente encontrados perto de buracos negros em acreção. A equipe diz que é o buraco negro supermassivo mais distante já descoberto, e seu apetite voraz faz com que seu disco de acreção se torne denso, quente e brilhe intensamente. Os investigadores acreditam que isto, combinado com as estrelas do Grupo III, é o que faz a GN-z11 brilhar tanto. Sem quebrar a cosmologia padrão Como alguns fizeram Reivindicado prematuramente.
O estudo sobre a massa do hélio ionizado e estrelas da População III foi aceito para publicação na revista Astronomy and Astrophysics, e uma pré-impressão está disponível para compra Encontrado aqui. Enquanto isso, o estudo das observações NIRCam do buraco negro foi publicado em 17 de janeiro na revista natureza.