As novas imagens captadas pelo Webb revelam a aparência deste objeto celeste como ele teria sido quando o universo tinha menos de um bilhão de anos, oferecendo uma visão detalhada do espectro do quasar e da galáxia hospedeira
Obtidas com o instrumento NIRSpec do Webb, as novas imagens do quasar PJ308–21 revelam seu espectro com uma incerteza de menos de 1% por pixel, apesar da incrível distância do objeto. Dados coletados pelo Webb revelam que a galáxia hospedeira do quasar e as galáxias satélites mostram indicações de processos dinâmicos que incluem fotoionização. Uma das galáxias satélites apresentou baixas proporções de elementos diferentes de hidrogênio ou hélio, que os astrônomos chamam de metalicidade, enquanto outra revelou possuir maior metalicidade e sinais de fotoionização parcial do quasar próximo.
De fundamental importância, a nova descoberta permitiu aos astrônomos prever a massa do buraco negro supermassivo no centro do sistema de quasares, que agora é estimada em cerca de 2 bilhões de massas solares. Acredita-se que o quasar PJ308–21 e suas galáxias vizinhas sejam altamente evoluídos e pareçam estar mostrando sinais de crescimento constante em termos de massa e enriquecimento de metais. As descobertas são as mais recentes de uma série possibilitada por Webb, que fornece informações que ajudam os astrofísicos a expandir sua compreensão geral da história do nosso universo e de como as galáxias evoluem.
Roberto Decarli, principal autor de um novo estudo detalhando as descobertas e pesquisador do INAF em Bolonha, diz que o estudo de sua equipe “revela que tanto os buracos negros no centro de quasares de alto desvio para o vermelho quanto as galáxias que os hospedam passam por um crescimento extremamente eficiente e tumultuado já no primeiro bilhão de anos da história cósmica”. Os dados nos quais Decarli e sua equipe confiaram foram obtidos há dois anos como parte do Programa 1554, um dos nove projetos liderados pela Itália que compõem o primeiro ciclo de observação do Webb, liderado por Decarli.
O Programa 1554 foi projetado para focar especificamente em observações da fusão entre a galáxia do quasar PJ308–21 e suas galáxias satélites. Federica Loiacono, astrofísica e pesquisadora do INAF, disse que o instrumento NIRSpec do Webb foi crucial para permitir que a equipe estudasse esses vestígios do universo primitivo na banda óptica pela primeira vez e obtivesse dados de diagnóstico sobre o gás localizado perto do buraco negro e em galáxias próximas. “Isso nos permite comparar as emissões de átomos de hidrogênio com elementos químicos produzidos pelas estrelas”, disse Loiacono em um comunicado, acrescentando que tais observações permitiram à equipe “[determinar] a riqueza de metais do gás nas galáxias”.
De importância fundamental para a pesquisa da equipe é a capacidade do Webb de coletar informações no espectro infravermelho próximo e médio, facilitando a sensibilidade necessária para observações de alta precisão. No entanto, apesar das capacidades sem precedentes do Webb, Decarli diz que o trabalho ainda apresentou à equipe alguns desafios extraordinários.
“O trabalho representou uma verdadeira ‘montanha-russa emocional’, exigindo soluções inovadoras para superar os desafios iniciais de redução de dados”, disse Decarli em um comunicado. “O impacto transformador dos instrumentos do Telescópio Espacial James Webb ressalta seu papel crucial no avanço da pesquisa astrofísica”, acrescentou Decarli. “Até recentemente, dados sobre o enriquecimento de metais nessas distâncias estavam quase além do nosso alcance.”
“Agora podemos mapeá-los em detalhes com apenas algumas horas de observação, mesmo em galáxias observadas quando o universo estava em sua infância”, diz Decarli. Fundamentalmente, Decarli, Loiacono e a equipe dizem que suas descobertas demonstram as capacidades inigualáveis do JWST em explorar o universo distante, o que oferece aos astrofísicos uma compreensão mais profunda dos estágios iniciais da evolução cósmica do que qualquer outra já alcançada.
O estudo recente da equipe, “Uma fusão de quasar-galáxia em z~6.2: rápido crescimento do hospedeiro por meio da acreção de duas galáxias satélites massivas”, foi aceito para publicação no mês passado e em breve aparecerá no periódico Astronomy and Astrophysics.
