Em busca de uma imagem mais nítida do universo primitivo!
- marcocenturion
- 1 de set. de 2025
- 5 min de leitura
Programa MINERVA traz maior compreensão sobre a formação de estrelas e galáxias
Por Taylor McNeil, Tufts University
Editado por Gaby Clark, revisado por Robert Egan
Traduzido e adaptado por Marco Centurion
Como era o universo nos primeiros centenas de milhões de anos após surgir? Como as primeiras estrelas e galáxias se formaram? Essas são perguntas que os astrônomos agora têm uma chance melhor de responder, graças a um novo programa de pesquisa que utiliza o Telescópio Espacial James Webb (JWST), que entrou em operação em 2022.
O programa MINERVA, co-liderado por um astrônomo da Tufts University, em Massachusetts nos Estados Unidos, dará aos pesquisadores uma visão ainda melhor do universo primitivo ao usar instrumentos do telescópio Webb que observam um espectro de luz diferente do normalmente empregado.
Por meio dessa habilidade, os pesquisadores esperam encontrar galáxias raras e incomuns para ajudar a entender a formação galáctica, observar através da poeira para descobrir se algumas das galáxias mais antigas ainda estão criando novas estrelas, e compreender mais sobre como os buracos negros supermassivos se formam.
MINERVA, que significa Medium-band Imaging with NIRCam to Explore ReVolutionary Astrophysics (Imageamento de banda média com o NIRCam, para explorar uma revolução na astrofísica), começou a usar o Telescópio Espacial James Webb em 25 de julho e as observações estão planejadas para durar um ano.
Danilo Marchesini, professor de física e astronomia e diretor de pesquisa da Faculdade de Artes e Ciências da Tufts, é co-investigador principal do MINERVA, que envolve professores e estudantes da Tufts, além de pesquisadores de várias universidades e instituições ao redor do mundo.
Outros telescópios extremamente sensíveis, entre eles o Telescópio Espacial Hubble, realizaram levantamentos semelhantes, mas não conseguiram fornecer imagens em alta definição do universo muito distante, nos primeiros bilhões de anos da história cósmica.
Com o projeto MINERVA, os astrônomos terão acesso a imagens de faixa média usando o instrumento NIRCam no JWST, além de imagens de outro instrumento do JWST chamado MIRI, o que permitirá observações mais refinadas de áreas previamente estudadas, especialmente de objetos obscurecidos por poeira.
"A ideia aqui é obter o conjunto de dados multi-comprimento de onda definitivo para a ciência da astronomia extragaláctica"
diz Marchesini. Eles estão mirando quatro grandes campos extragalácticos, ou seja, fora da nossa própria galáxia, a Via Láctea, esperando detalhes muito mais precisos.
Com os novos dados que eles estarão coletando, "vem um conhecimento muito preciso das propriedades dessas galáxias e suas populações estelares, a massa estelar da galáxia, quantas estrelas essa galáxia forma por ano e sua história de formação estelar", ele afirma.
Observando objetos raros.
Com imagens de banda larga, os cientistas conseguiam escanear grandes regiões do cosmos, mas sacrificavam a precisão, nem sempre podiam dizer se as emissões que viam vinham de estrelas totalmente formadas, formação estelar intensa ou buracos negros supermassivos.
Mas com as imagens de banda média, "estamos amostrando a distribuição da energia espectral de forma muito mais detalhada, algumas vezes melhor do que com a banda larga", diz Marchesini. Isso significa, por exemplo, que eles podem distinguir entre uma galáxia quiescente, ou seja, que já cessou a sua atividade de formação estelar, e uma galáxia que segue formando muitas estrelas, mas cuja poeira a faz parecer quiescente nas imagens de banda larga.
Os quatro alvos extragalácticos que o MINERVA está focando "aumentarão em cerca de 10 vezes" a área de campos extragalácticos para os quais os astrônomos terão uma amostragem completa e detalhada.
"A área é importante, porque também buscamos objetos raros. É necessário amostrar um volume maior do universo para encontrar objetos muito interessantes e raros, especialmente se formos para aquelas galáxias que estão entre as primeiras a se formarem ou essas galáxias quiescentes muito interessantes no primeiro bilhão de anos da história cósmica."
diz Marchesini.
Um dos objetivos é focar no período conhecido como alvorecer cósmico (cosmic dawn), aquela fase inicial no crescimento do universo após o Big Bang. Nos primeiros poucos centenas de milhões de anos, o universo era composto inteiramente de hidrogênio e hélio neutros, uma era chamada de idade das trevas.
"É antes das primeiras estrelas e galáxias aparecerem. Depois surgem as primeiras estrelas, galáxias e buracos negros."
complementa Marchesini.
Um salto no tempo.
Na astronomia, quanto mais distantes estão os objetos no espaço, mais tempo atrás eles foram formados, porque quanto mais longe um objeto está, mais para trás no tempo o estamos vendo. Essa distância é medida pelo desvio para o vermelho (redshift),que é basicamente uma mudança no espectro da luz emitida por um objeto à medida que ele se afasta de nós. Quanto mais distante, maior é seu desvio para o vermelho.
Para observar o universo quando ele tinha 5 bilhões de anos a menos, neste caso quando tinha cerca de 7,7 bilhões de anos, "precisamos observar galáxias com um valor de desvio para o vermelho igual a 1, mas se quisermos observar galáxias quando o universo tinha um ou meio bilhão de anos, precisamos observar galáxias com um valor de desvio para o vermelho igual a 6 ou 10", diz Marchesini.
"Um dos objetivos do telescópio Webb é encontrar as primeiras estrelas, as primeiras galáxias. Com o MINERVA, há muitas coisas diferentes que queremos encontrar, e uma delas é buscar candidatos muito robustos de galáxias nos primeiros 300 milhões de anos, ou desvio para o vermelho acima de 13."
ele afirma.
Com a imagem de banda média, os astrônomos podem diferenciar objetos de desvio para o vermelho 13 e, por exemplo, galáxias muito posteriores obscurecidas por poeira com desvio para o vermelho 5. (A luz obscurecida pela poeira é mais fraca, fazendo parecer que está mais distante do que realmente está.) Com essa informação, os pesquisadores podem "tentar costurar melhor as peças de como as galáxias evoluíram, especialmente através dessa fase empoeirada", diz ele.
Os pesquisadores também estão muito interessados nas primeiras galáxias quiescentes, aquelas galáxias que pararam de formar estrelas e permanecem assim pelo resto da sua existência.
"O MINERVA nos permitirá identificar uma amostra muito robusta de galáxias quiescentes desde o desvio para o vermelho 3, onde sabemos que elas existem, até o desvio para o vermelho 8, realmente tentando descobrir quando as primeiras galáxias quiescentes surgiram no universo"
afirma Marchesini.
Eles também poderão acompanhar a frequência e densidade dessas galáxias ao longo do tempo cósmico. "Uma vez que sabemos disso de forma observacional, podemos então compreender, por meio de simulações e modelos, todos os mecanismos físicos interessantes responsáveis pelo crescimento, pelo apagamento e realmente ter uma abordagem sinérgica entre observações e teoria", diz Marchesini.
Outro objetivo do MINERVA é entender melhor uma classe de objetos descoberta anteriormente pelo telescópio Webb, chamada de "pequenos pontos vermelhos" (little red dots). Os astrônomos acreditam que sejam buracos negros supermassivos, mas não sabem se há gás e estrelas ao seu redor.
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"O MINERVA certamente nos permitirá identificar pequenos pontos vermelhos de forma muito mais robusta, determinando a evolução do número e da densidade desses pontos e dos buracos negros supermassivos centrais que acreditamos estar os gerando. Isso é realmente importante para entender, por exemplo, como os buracos negros supermassivos cresceram no universo e como eles se conectam com a galáxia hospedeira em que vivem."
diz Marchesini.
Atualmente, existe uma ampla gama de modelos teóricos sobre o desenvolvimento de buracos negros supermassivos, e Marchesini diz que os Little Red Dots "podem conter a chave para entender ou discriminar entre esses diferentes cenários e modelos."
Marchesini diz estar entusiasmado com o início do programa MINERVA neste verão. "Ele definitivamente fornecerá ciência e resultados transformadores", afirma.
Artigo encontrado no site da agência de divulgação científica estadunidense Phys.org (originalmente publicado em 01/09/2025)
Link para acesso ao original: https://phys.org/news/2025-09-sharper-image-early-universe-greater.html
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