Esta descoberta, publicada na Astronomy & Astrophysics, foi possível graças aos dados do telescópio espacial James Webb (JWST). Ela permite compreender melhor a formação e evolução precoces das galáxias no Universo primitivo.
Com seus braços espirais e grande disco de formação estelar, Zhúlóng se assemelha à Via Láctea.
© NASA/CSA/ESA, PANORAMIC Team, M. Xiao (University of Geneva), C. C. Williams (NOIRLab), P. A. Oesch (UNIGE), G. Brammer (Niels Bohr Instititute)
Grandes galáxias espirais como a Via Láctea deveriam levar vários bilhões de anos para se formar. Assim, durante o primeiro bilhão de anos da história cósmica, os cientistas esperam observar apenas galáxias pequenas, caóticas e de forma irregular. No entanto, o JWST começa a revelar outros cenários. Suas imagens no infravermelho profundo permitem descobrir galáxias surpreendentemente massivas e bem estruturadas muito mais cedo do que o previsto, o que leva os astrônomos a reavaliar o momento e a maneira como as galáxias se formam no Universo primitivo.
Uma gêmea da Via Láctea no Universo primitivo
Entre essas descobertas está uma galáxia espiral candidata - ou seja, uma galáxia cuja confirmação ainda está por vir - que seria a mais distante já identificada. Ela foi observada com um redshift que corresponde a apenas 1 bilhão de anos após o Big Bang. Apesar dessa época tão precoce, a galáxia apresenta uma estrutura surpreendentemente madura: um antigo bojo central, um grande disco de formação estelar e braços espirais, características geralmente observadas em galáxias muito mais distantes do Big Bang.
"Batizamos esta galáxia de Zhúlóng, que significa 'dragão tocha' na mitologia chinesa. No mito, Zhúlóng é um poderoso dragão solar vermelho que cria o dia e a noite ao abrir e fechar os olhos, simbolizando a luz e o tempo cósmico", explica Mengyuan Xiao, pesquisadora de pós-doutorado no Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e autora principal do estudo. "Zhúlóng se destaca por sua semelhança com a Via Láctea, tanto em forma quanto em tamanho e massa estelar."
Seu disco se estende por mais de 60.000 anos-luz, o que é comparável à nossa própria galáxia, e contém mais de 100 bilhões de massas solares em estrelas. Esta configuração a torna um dos análogos mais convincentes da Via Láctea já descobertos em uma época tão precoce. Ela levanta novas questões sobre como galáxias espirais, massivas e bem ordenadas puderam se formar tão pouco tempo após o Big Bang.
Descoberta por acaso
Zhúlóng foi descoberta graças à imagem profunda do levantamento PANORAMIC do JWST, um programa extragaláctico em larga escala liderado por Christina Williams (NOIRLab) e Pascal Oesch (UNIGE). PANORAMIC aproveita o modo único de "paralelismo puro" do JWST, uma estratégia eficiente para coletar imagens de alta qualidade enquanto o instrumento principal do JWST coleta dados sobre outro alvo.
"Isso permite ao JWST mapear vastas áreas do céu, o que é essencial para descobrir galáxias massivas, pois elas são incrivelmente raras", explica Christina Williams, astrônoma adjunta do NOIRLab e pesquisadora principal do programa PANORAMIC. "Esta descoberta destaca o potencial dos programas de paralelismo puro para encontrar objetos raros e distantes que desafiam os modelos de formação de galáxias."
Uma história para reescrever
Acreditava-se anteriormente que estruturas espirais levavam bilhões de anos para se desenvolver, e que galáxias massivas só deveriam existir muito mais tarde no Universo, pois geralmente se formam após a fusão de galáxias menores. Pascal Oesch, professor associado do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e co-investigador principal do programa PANORAMIC, explica: "Esta descoberta mostra que o JWST está mudando fundamentalmente nossa visão do Universo primitivo."
Futuras observações do JWST e do Atacama Large Millimeter Array (ALMA) permitirão confirmar suas propriedades e aprender mais sobre sua história de formação. Os astrônomos esperam encontrar outras galáxias desse tipo à medida que novos levantamentos do JWST avançam, o que ajudará a entender melhor os processos complexos que moldaram as galáxias no início do Universo.