Imagens científicas: o que o telescópio James-Webb nos diz sobre galáxias em colisão

Aqui está um dos primeiras imagens do telescópio James-Webb, revelado em 12 de julho de 2022. Representa cinco galáxias cujo agrupamento é chamado de "quinteto de Stephan".

As primeiras imagens dos novos telescópios devem responder à legítima curiosidade do público e aos anseios de pesquisadores que os esperam há muitos anos… e assim ser ao mesmo tempo sensacional e cientificamente instrutivo.

Entre os alvos preferidos estão, portanto, colisões galácticas. Quando as galáxias colidem, as forças das marés as separam e formam caudas espetaculares. Os processos induzidos – choques, formação de estrelas e aglomerados, acreção e ejeção de gás em torno de núcleos ativos – são de particular interesse para os astrofísicos.

Agora o "Quinteto de Stephan" visto nesta imagem oferece não um, mas cinco exemplos de galáxias em colisão! Este sistema excepcional já havia alimentado a antologia do Telescópio Espacial Hubble e o calendário do telescópio terrestre Canadá-França-Havaí.

Quinteto de Stephan fotografado por Hubble.
NASA, ESA e a equipe Hubble SM4 ERO

A imagem obtida pelo James-Webb é o resultado de uma complexa combinação de diferentes imagens monocromáticas, obtidas com dois instrumentos de telescópio espacial, Câmera NIR et MIRI. Imagens individuais revelam diferentes facetas das galáxias: estrelas jovens ou velhas, gás ionizado ou molecular. A imagem combinada ilustra com cores falsas a distribuição espacial de cada componente.

Como esta imagem tirada com o James-Webb difere da icônica obtida com o Hubble? Em primeiro lugar, enquanto o Hubble observou na faixa ultravioleta e visível, esta foi tirada no infravermelho, ou melhor, “o” infravermelho.

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A especialidade de James-Webb: observar no infravermelho

O chamado infravermelho "próximo", até um comprimento de onda de alguns micrômetros, abre uma janela para estrelas tão antigas quanto o nosso Sol, que são as mais numerosas nas galáxias, mas não as mais luminosas, pelo menos no visível onde estão deslumbrado por estrelas mais jovens. Em nossa imagem, a cor amarela pálida revela o mapa de massa de populações estelares de halos galácticos, bem como caudas de maré.

Além disso, o infravermelho próximo é relativamente insensível à extinção da luz pelos grãos de poeira e, portanto, permite revelar a presença de estrelas onde estão concentradas, por exemplo, em berçários estelares. Assim, as faixas escuras devido à poeira, muito presentes na imagem do Hubble, desaparecem com os olhos do James-Webb.

Além dos 5 micrômetros e do alcance de investigação do instrumento NIRCam, entramos nos canteiros do MIRI e no domínio do infravermelho “médio”, que se estende até 30 micrômetros. As fontes de emissão no infravermelho “médio” são múltiplas e a interpretação desta luz complexa… assim como os fenômenos presentes no quinteto de Stéphan.

Por exemplo, no quinteto, as nuvens de gás foram atingidas por uma das galáxias do grupo chegando em alta velocidade. Esta poeira foi aquecida pelos choques e radiações (também o faria por aquecimento durante os surtos de formação estelar, por exemplo), o que explica as faixas vermelhas muito visíveis entre as galáxias.

Outros filamentos parecem escapar da galáxia localizada no topo da imagem. Eles testemunham um renascimento significativo da atividade gerada pelas colisões no coração da galáxia, onde um buraco negro ultramassivo se esconde.

Melhor resolução

Mas se o telescópio James-Webb assume o Hubble, é sobretudo pelo seu ganho de resolução.

Como qualquer telescópio espacial que supera a turbulência atmosférica, o Hubble já brilhava com a delicadeza de suas imagens. O James Webb se destaca graças ao grande tamanho de seu espelho. Com ele, as zonas de emissão difusas se dividem em vários aglomerados estelares.

É por isso que a luz de uma das galáxias do Quinteto, NGC 7320 (à esquerda na imagem) tem uma textura pontilhada diferente das outras: é resolvida em estrelas individuais. No entanto, mesmo observada com a excepcional acuidade do telescópio James-Webb, à distância do quinteto, a luz deve ser difusa.

Na verdade, o NGC 7320 está localizado em primeiro plano e, portanto, não pertence ao grupo… mas o quinteto não é um quarteto por tudo isso! Com efeito, oimagem obtida com o telescópio Canadá-França-Havaí havia revelado a presença de uma quinta galáxia, localizada fora do campo de visão do James-Webb.

Esse efeito de projeção é conhecido há muito tempo, mas é ilustrado nesta imagem de maneira notável. O James-Webb, portanto, não apenas fornece imagens espetaculares para o público e dados valiosos para os cientistas: também tem virtudes educacionais.

Pierre-Alain Duke, Diretor de Pesquisa do CNRS, Diretor do Observatório Astronômico de Estrasburgo, Universidade de Estrasburgo

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob licença Creative Commons. Leia oartigo original.

Crédito da imagem: Shutterstock / Dima Zel / O telescópio James Webb no espaço orbitando a Terra. Superfície e satélite do planeta. Elementos desta imagem fornecidos pela NASA

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