Um novo olhar sobre uma imagem histórica

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) ofereceu um novo olhar sobre uma das imagens mais icônicas da astronomia: o Campo Profundo do Hubble. Originalmente capturado pelo Telescópio Espacial Hubble em 1995, o Campo Profundo mostra uma pequena região do céu repleta de galáxias distantes, algumas com bilhões de anos-luz de distância. Agora, com a potência dos instrumentos infravermelhos do JWST, os cientistas revisitaram essa região e revelaram estruturas nunca antes vistas.

A nova observação foi realizada com os instrumentos NIRCam (Near-Infrared Camera) e MIRI (Mid-Infrared Instrument), que permitiram detectar galáxias obscurecidas por poeira e observar o universo primitivo com maior nitidez. As imagens mostram aglomerados de galáxias interagindo, galáxias com formação estelar intensa e objetos que datam de menos de um bilhão de anos após o Big Bang.

Principais descobertas da nova observação

1. Detalhes infravermelhos sem precedentes

A imagem capturada pelo JWST não apenas reproduz a região do Campo Profundo do Hubble, mas amplia significativamente sua profundidade. Enquanto o Hubble revelou milhares de galáxias, o JWST expõe estruturas internas, halos de poeira e interações gravitacionais que estavam ocultas na luz visível. O uso do espectro infravermelho permite atravessar nuvens de poeira interestelar e observar regiões ativamente envolvidas na formação de estrelas.

2. Galáxias do universo primordial

O JWST identificou galáxias que existiam apenas 400 a 600 milhões de anos após o Big Bang, ou seja, está investigando o universo em seus primeiros estágios de formação. Isso permite aos astrônomos estudar como as primeiras galáxias se formaram, evoluíram e se agruparam.

3. Evidências de galáxias com formação estelar intensa

Uma das galáxias observadas, identificada como UDF-4587, mostra sinais claros de explosões de formação estelar. Essas explosões estão associadas a grandes quantidades de poeira aquecida, visível apenas no infravermelho médio. Isso sugere que, mesmo nos primeiros tempos do universo, galáxias já eram complexas e ativamente formando estrelas.

O estudo publicado na revista Astronomy & Astrophysics apresenta os primeiros resultados do MIRI Deep Imaging Survey (MIDIS), uma campanha de observação feita com o instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) a bordo do Telescópio Espacial James Webb (JWST). O objetivo foi mapear, com precisão sem precedentes, o campo ultra profundo do Hubble (HUDF) em comprimentos de onda do infravermelho médio, especialmente no filtro F560W (5,6 μm).

A campanha acumulou cerca de 41 horas de exposição total, alcançando uma profundidade de magnitude aparente AB 28,65 a 5σ — a mais profunda já obtida pelo MIRI até agora. Isso permitiu detectar mais de 2.500 fontes astrofísicas, incluindo galáxias com redshifts estimados entre z ≈ 6 e z ≈ 12, algumas das quais formadas nos primeiros 500 milhões de anos após o Big Bang.

O processamento dos dados foi feito utilizando o pipeline oficial do JWST, mas com complementos desenvolvidos pela própria equipe para melhorar a calibração, redução de ruído e construção dos mosaicos. O nível de detalhe alcançado permitiu análises morfológicas inéditas no infravermelho médio, comparando a distribuição da luz em diferentes comprimentos de onda.

Comparando as imagens do MIRI com as do Hubble em 1,6 µm (filtro F160W), os pesquisadores observaram que galáxias do chamado "meio-dia cósmico" (z ~ 2-3) apresentam estruturas mais suaves e concentradas no infravermelho médio, enquanto parecem mais fragmentadas no óptico. Essa diferença é fundamental para entender como a poeira, os processos de formação estelar e a presença de núcleos galácticos ativos afetam a morfologia observada.

Além disso, os perfis de brilho superficial medidos pelo índice de Sérsic indicam que muitas dessas galáxias têm estruturas disk-like (n ≈ 1) ou mais concentradas (n > 4), e tamanhos variando entre 1 e 5 kpc. Tais medidas ajudam a refinar modelos teóricos de evolução galáctica e fornecem uma base sólida para estudos futuros com o JWST.

Implicações para a cosmologia

A nova imagem do JWST redefine os limites da observação astronômica. Além de enriquecer o conhecimento sobre a formação das galáxias, ela ajuda a refinar modelos cosmólogicos e estimativas da taxa de expansão do universo. A capacidade de identificar e estudar galáxias que existiram nos primeiros 5% da idade atual do universo é crucial para testar teorias sobre a matéria escura, energia escura e a evolução estrutural do cosmos.

A análise espectroscópica também permite estudar a composição química dessas galáxias primitivas, revelando a presença de elementos como carbono, oxigênio e ferro muito antes do que se esperava.

Fonte:

https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2025/04/aa51723-24/aa51723-24.html