Astrônomos da Universidade de Durham, no Reino Unido, identificaram, em uma galáxia vista como era há mais de nove bilhões de anos, a estrutura compacta de formação estelar mais distante já registrada. O achado revela um disco nuclear em pleno crescimento numa fase em que o Universo ainda era jovem, oferecendo uma janela inédita para a evolução das primeiras galáxias.
Esses discos densos e rotativos são comuns em galáxias maduras próximas, mas nunca haviam sido observados tão cedo na história cósmica. A descoberta indica que estruturas internas complexas já estavam presentes muito antes do que se imaginava, desafiando modelos tradicionais de evolução galáctica.
CC BY 4.0 / Universidade de Oxford/Monthly Notices of the Royal Astronomical Society/Z. A. Le Conte, et al. / Image analysis of the galaxy (cropped image)Análise de imagem da galáxia nos filtros F150W (linha superior) e F200W (linha inferior) da NIRCam. Da esquerda para a direita: imagem da NIRCam; imagem com máscara de nitidez; imagem residual do IMFIT para um ajuste multicomponente; ajuste de elipses isofotais da imagem da NIRCam; perfis radiais de elipticidade (preto) e ângulo de posição (cinza) obtidos do ajuste de elipses, mostrando o pico de elipticidade da barra nuclear no disco nuclear como linha tracejada e o da barra principal como linha pontilhada. O tamanho do disco nuclear, medido por inspeção visual das imagens, aparece como um círculo traço‑ponto nas imagens com máscara de nitidez e nas imagens residuais.
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CC BY 4.0 / Universidade de Oxford/Monthly Notices of the Royal Astronomical Society/Z. A. Le Conte, et al. / Image analysis of the galaxy (cropped image)
Análise de imagem da galáxia nos filtros F150W (linha superior) e F200W (linha inferior) da NIRCam. Da esquerda para a direita: imagem da NIRCam; imagem com máscara de nitidez; imagem residual do IMFIT para um ajuste multicomponente; ajuste de elipses isofotais da imagem da NIRCam; perfis radiais de elipticidade (preto) e ângulo de posição (cinza) obtidos do ajuste de elipses, mostrando o pico de elipticidade da barra nuclear no disco nuclear como linha tracejada e o da barra principal como linha pontilhada. O tamanho do disco nuclear, medido por inspeção visual das imagens, aparece como um círculo traço‑ponto nas imagens com máscara de nitidez e nas imagens residuais.
CC BY 4.0 / Universidade de Oxford/Monthly Notices of the Royal Astronomical Society/Z. A. Le Conte, et al. / The galaxy images (cropped image)As imagens da galáxia obtidas em sete filtros da NIRCam, com o nome do filtro e o comprimento de onda no referencial da galáxia (para o redshift indicado) anotados no canto superior esquerdo de cada quadro. Um círculo correspondente a 2 FWHM da PSF aparece no canto inferior esquerdo de cada imagem. O painel inferior direito mostra uma composição RGB construída a partir dos filtros F115W, F150W e F200W.
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CC BY 4.0 / Universidade de Oxford/Monthly Notices of the Royal Astronomical Society/Z. A. Le Conte, et al. / The galaxy images (cropped image)
As imagens da galáxia obtidas em sete filtros da NIRCam, com o nome do filtro e o comprimento de onda no referencial da galáxia (para o redshift indicado) anotados no canto superior esquerdo de cada quadro. Um círculo correspondente a 2 FWHM da PSF aparece no canto inferior esquerdo de cada imagem. O painel inferior direito mostra uma composição RGB construída a partir dos filtros F115W, F150W e F200W.
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Análise de imagem da galáxia nos filtros F150W (linha superior) e F200W (linha inferior) da NIRCam. Da esquerda para a direita: imagem da NIRCam; imagem com máscara de nitidez; imagem residual do IMFIT para um ajuste multicomponente; ajuste de elipses isofotais da imagem da NIRCam; perfis radiais de elipticidade (preto) e ângulo de posição (cinza) obtidos do ajuste de elipses, mostrando o pico de elipticidade da barra nuclear no disco nuclear como linha tracejada e o da barra principal como linha pontilhada. O tamanho do disco nuclear, medido por inspeção visual das imagens, aparece como um círculo traço‑ponto nas imagens com máscara de nitidez e nas imagens residuais.
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CC BY 4.0 / Universidade de Oxford/Monthly Notices of the Royal Astronomical Society/Z. A. Le Conte, et al. / The galaxy images (cropped image)
As imagens da galáxia obtidas em sete filtros da NIRCam, com o nome do filtro e o comprimento de onda no referencial da galáxia (para o redshift indicado) anotados no canto superior esquerdo de cada quadro. Um círculo correspondente a 2 FWHM da PSF aparece no canto inferior esquerdo de cada imagem. O painel inferior direito mostra uma composição RGB construída a partir dos filtros F115W, F150W e F200W.
A equipe chegou ao resultado graças ao Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês), cuja sensibilidade e resolução permitem examinar galáxias distantes com detalhes sem precedentes. Na galáxia analisada, vista apenas 4,5 bilhões de anos após o Big Bang, o disco nuclear aparece ativo, formando estrelas e crescendo de maneira organizada.
Os pesquisadores identificaram ainda uma longa barra estelar atravessando a galáxia, responsável por canalizar gás e estrelas para o centro e alimentar o disco nuclear. Embora já se soubesse que barras podiam surgir cedo, faltavam provas de que elas remodelavam galáxias nessa fase inicial, uma evidência agora fornecida pelo estudo.
Para Zoe Le Conte, autora principal do estudo, o achado obriga astrônomos a revisitar ideias sobre a evolução das galáxias e o papel das barras no Universo primitivo. As imagens do JWST continuam a revelar que galáxias maduras existiam muito antes do previsto, ampliando o entendimento sobre como essas estruturas se organizam.
Apesar da distância, o disco nuclear recém-detectado compartilha características de discos atuais: é compacto, rico em estrelas jovens e apresenta crescimento ordenado. Isso sugere que galáxias não evoluíram lentamente, mas amadureceram rápido, seguindo trajetórias semelhantes ao longo de bilhões de anos.
As conclusões também têm implicações para o estudo de buracos negros supermassivos, já que discos nucleares podem atuar como reservatórios de gás que os alimentam.
A equipe planeja novas observações para mapear o movimento de estrelas e gás, esclarecendo como o disco se formou e quão eficiente é a barra em direcionar material ao centro.
