Primeiras estrelas formadas não depois de 250 milhões de anos após o Big Bang, com prova direta
Na grande imagem à esquerda, as muitas galáxias de um aglomerado maciço chamado MACS J1149+2223 dominam a cena. A lente gravitacional do aglomerado gigante iluminou a luz da galáxia recém-descoberta, conhecida como MACS 1149-JD, cerca de 15 vezes. No canto superior direito, um zoom parcial mostra o MACS 1149-JD com mais detalhes e um zoom mais profundo aparece no canto inferior direito. Isso é correto e consistente com a Relatividade Geral e independente de como visualizamos (ou visualizamos) o espaço. (NASA/ESA/STSCI/JHU)
O Universo é um lugar enorme, mas não podemos ver todo o caminho de volta ao início. Aqui está o mais recente recordista.
Não importa o quanto olhemos para trás no Universo, ainda não podemos observar as primeiras estrelas ou galáxias diretamente.
As linhas de absorção em uma variedade de desvios para o vermelho mostram que a física fundamental e os tamanhos dos átomos não mudaram em todo o Universo, mesmo que a luz tenha se desviado para o vermelho devido à sua expansão. Infelizmente, o material que mais bloqueia a luz existe nos primeiros tempos, tornando a descoberta das galáxias mais distantes um desafio incrível. (NASA, ESA, AND AND A. FEILD (STSCI))
A luz que eles produzem é muito desviada para o vermelho e bloqueada por muito gás interveniente para ser vista mesmo pelo Hubble.
A galáxia mais distante já descoberta no Universo conhecido, GN-z11, tem sua luz vindo até nós de 13,4 bilhões de anos atrás: quando o Universo tinha apenas 3% de sua idade atual: 407 milhões de anos. Mas existem galáxias ainda mais distantes por aí, e finalmente temos evidências diretas disso. (NASA, ESA E G. BACON (STSCI))
A galáxia mais distante já descoberta já está atrasada, datando de 407 milhões de anos após o Big Bang.
Somente porque esta galáxia distante, GN-z11, está localizada em uma região onde o meio intergaláctico é principalmente reionizado, o Hubble pode nos revelar no momento. Para ver mais longe, precisamos de um observatório melhor, otimizado para esses tipos de detecção, do que o Hubble. (NASA, ESA, E A. FEILD (STSCI))
Mas as primeiras estrelas deve voltar centenas de milhões de anos mais .
Várias campanhas de longa exposição, como o Hubble eXtreme Deep Field (XDF) mostrado aqui, revelaram milhares de galáxias em um volume do Universo que representa uma fração de um milionésimo do céu. Mas mesmo com todo o poder do Hubble e toda a ampliação das lentes gravitacionais, ainda existem galáxias além do que somos capazes de ver. (NASA, ESA, H. TEPLITZ E M. RAFELSKI (IPAC/CALTECH), A. KOEKEMOER (STSCI), R. WINDHORST (ARIZONA STATE UNIVERSITY) E Z. LEVAY (STSCI))
Em algum momento entre o Fundo de Microondas Cósmica, a 380.000 anos, e aquela primeira galáxia, as primeiras estrelas devem ter se formado.
Diagrama esquemático da história do Universo, destacando a reionização. Antes da formação de estrelas ou galáxias, o Universo estava cheio de átomos neutros que bloqueiam a luz. Enquanto a maior parte do Universo não se torna reionizada até 550 milhões de anos depois, algumas regiões afortunadas são reionizadas em épocas muito anteriores. (S.G. DJORGOVSKI ET AL., CALTECH DIGITAL MEDIA CENTER)
Devido a a segunda galáxia mais distante já encontrada, MACS1149-JD1 , podemos entender quando.
A galáxia distante MACS1149-JD1 é gravitacionalmente captada por um aglomerado em primeiro plano, permitindo que ela seja fotografada em alta resolução e em vários instrumentos, mesmo sem tecnologia de última geração. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA HUBBLE SPACE TELESCOPE, W. ZHENG (JHU), M. POSTMAN (STSCI), THE CLASH TEAM, HASHIMOTO ET AL.)
Vemos MACS1149-JD1 como era 530 milhões de anos após o Big Bang, enquanto dentro, tem uma assinatura especial : oxigênio.
Remanescentes de supernovas (L) e nebulosas planetárias (R) são ambas as maneiras pelas quais as estrelas reciclam seus elementos queimados e pesados de volta ao meio interestelar e à próxima geração de estrelas e planetas. As primeiras estrelas primitivas precisam ter sido criadas antes que supernovas, nebulosas planetárias ou fusões de estrelas de nêutrons poluíssem o meio interestelar com elementos pesados. A detecção de oxigênio nesta galáxia ultra-distante, juntamente com o brilho da galáxia, nos diz que já se passaram aproximadamente 280 milhões de anos desde que as primeiras estrelas se formaram dentro dela. (ESO / VERY LARGE TELESCOPE / FORS INSTRUMENT & TEAM (L); NASA, ESA, C.R. O'DELL (VANDERBILT) E D. THOMPSON (LARGE BINOCULAR TELESCOPE) (R))
O oxigênio só é produzido por gerações anteriores de estrelas, indicando que esta galáxia já é antiga.
As primeiras estrelas e galáxias do Universo serão cercadas por átomos neutros de (principalmente) gás hidrogênio, que absorve a luz das estrelas. Ainda não podemos observar diretamente esta primeira luz estelar, mas podemos observar o que acontece após um pouco de evolução cósmica, permitindo-nos inferir quando as estrelas devem ter se formado em grande abundância. As primeiras estrelas são feitas apenas de hidrogênio e hélio, mas produzem grandes quantidades de oxigênio, que aparecem em gerações posteriores de estrelas. (NICOLE RAGER FULLER / FUNDAÇÃO NACIONAL DE CIÊNCIAS)
MACS1149-JD1 foi fotografado com dados de micro-ondas (ALMA), infravermelho (Spitzer) e óptico (Hubble) combinados.
Os resultados indicam que as estrelas existiam quase 300 milhões de anos antes de nossas observações.
Toda a nossa história cósmica é teoricamente bem compreendida, mas apenas qualitativamente. É confirmando e revelando observacionalmente vários estágios no passado do nosso Universo que devem ter ocorrido, como quando as primeiras estrelas e galáxias se formaram, que podemos realmente entender nosso cosmos. O Big Bang estabelece um limite fundamental para o quão longe podemos ver em qualquer direção. (NICOLE RAGER FULLER / FUNDAÇÃO NACIONAL DE CIÊNCIAS)
As primeiras estrelas devem ter surgido o mais tardar 250 milhões de anos após o Big Bang .
À medida que exploramos cada vez mais o Universo, somos capazes de olhar mais longe no espaço, o que equivale a mais longe no tempo. O Telescópio Espacial James Webb nos levará a profundidades, diretamente, que nossas atuais instalações de observação não podem igualar. (NASA / JWST E EQUIPES HST)
Telescópio Espacial James Webb de 2021 irá imaginá-los em primeira mão.
Principalmente Mute Monday conta a história científica de um fenômeno astronômico ou descoberta em imagens, recursos visuais e não mais de 200 palavras. Fale menos; sorria mais.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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