Pouco depois do Telescópio Espacial James Webb (JWST) começar suas operações científicas, astrônomos anunciaram que descobriram galáxias no universo primitivo que eram muito grandes, brilhantes e cheias de estrelas para sua idade. Enquanto manchetes ao redor do mundo alegavam que essas galáxias estavam “quebrando” nossa compreensão do Big Bang, a verdade é muito mais sutil — e muito mais interessante.
A teoria do Big Bang é nossa imagem geral da história do universo, começando em seu passado profundo, quando o cosmos era muito menor, mais quente e mais denso do que é hoje. Este modelo, desenvolvido inicialmente no início do século XX, sobreviveu a uma bateria de testes observacionais e é extremamente bom em explicar uma variedade de observações cosmológicas, incluindo o desvio para o vermelho da luz de galáxias distantes, o aparecimento de radiação restante na forma de fundo cósmico de micro-ondas, as abundâncias de elementos leves e a evolução de galáxias e estruturas maiores.
Embora a teoria do Big Bang não possa dizer com certeza quais galáxias aparecerão onde, ela pode falar sobre probabilidades. Por exemplo, os cosmólogos podem dizer aproximadamente quantas galáxias pequenas, quantas galáxias médias e quantas galáxias grandes devem aparecer em um determinado volume em uma certa idade do universo. Mas até o JWST, não tínhamos acesso observacional direto aos estágios iniciais da evolução galáctica — algo que o telescópio foi explicitamente projetado para estudar.
Em 2022, astrônomos anunciaram que encontraram galáxias extremamente distantes que eram surpreendentemente, estranhamente grandes. Eles mediram o desvio para o vermelho das galáxias em mais de 16, o que implica que essas galáxias existiram apenas 200 milhões a 250 milhões de anos após o Big Bang. No entanto, elas eram gigantescas e pareciam estar totalmente formadas, com braços espirais e tudo.
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Essas galáxias pareciam muito além das expectativas da teoria do Big Bang; eram como encontrar adolescentes em uma sala de aula de jardim de infância. Então o que estava acontecendo?
Cosmologia de flexão
Dê a deixa para as manchetes descaradas proclamando a morte da teoria do Big Bang. Mas essas histórias deixaram de fora um detalhe crucial: os astrônomos estimaram o desvio para o vermelho dessas galáxias por meio de uma técnica conhecida como fotometria, que é incrivelmente incerta. Uma avaliação completa da capacidade dessas galáxias de “quebrar” a cosmologia teria que esperar por uma medição mais precisa de seu desvio para o vermelho e, portanto, de sua idade.
Quando essas medições mais precisas finalmente chegaram alguns meses depois, essas galáxias passaram de quebra-recordes para apenas… galáxias normais. Por exemplo, o desvio para o vermelho de uma galáxia foi revisado de mais de 16 para apenas 4,9, movendo sua idade de 240 milhões de anos após o Big Bang para bem mais de um bilhão de anos. Isso é tempo mais do que suficiente para a teoria normal do Big Bang explicar seus tamanhos e formas.
Mas junto com essas revisões menos empolgantes vieram alguns novos desvios para o vermelho confirmados de outras galáxias, incluindo JADES-GS-z14-0, a galáxia mais distante conhecida atualmente, com um desvio para o vermelho de 14,32. Esta galáxia estava viva e bem quando o cosmos tinha apenas 290 milhões de anos.
Os astrônomos esperavam que as galáxias existissem 290 milhões de anos após o Big Bang; é por isso que eles construíram o JWST. E, como galáxias, JADES-GS-z14-0 é certamente uma jovem — tem apenas 1.600 anos-luz de diâmetro, em comparação com os 100.000 anos-luz da Via Láctea. Mas, curiosamente, a galáxia é bastante brilhante e cheia de estrelas — não o suficiente para quebrar completamente a cosmologia, mas o suficiente para abrir algumas questões sobre as origens e o desenvolvimento das primeiras galáxias a aparecerem no universo.
Construindo cosmologia
É bem possível que a teoria do Big Bang esteja errada; os cientistas devem manter a disciplina mental para admitir a possibilidade. Mas com tamanha riqueza de evidências por trás dela, é improvável que o Big Bang seja desbancado por uma única observação. E vale a pena reiterar que o JWST está fazendo exatamente o que o projetamos e construímos para fazer: responder a algumas das principais questões persistentes sobre como as primeiras estrelas e galáxias surgiram.
É inteiramente possível que os cosmólogos consigam explicar o surgimento de galáxias como JADES-GS-z14-0 dentro da estrutura do Big Bang sem ter que fazer grandes revisões. Por exemplo, grandes buracos negros podem ter surgido antes dessas galáxias, e sua atração gravitacional superpoderosa pode ter desencadeado explosões brilhantes de formação de estrelas. Ou talvez o feedback de supernova e outros mecanismos tenham feito com que as primeiras galáxias fossem mais ricas em estrelas do que as galáxias atuais, fazendo com que essas primeiras galáxias parecessem poderosas apesar de seu pequeno tamanho.
Ou talvez nossas observações iniciais sejam tendenciosas em direção a esses valores discrepantes pequenos, mas brilhantes, e campanhas futuras revelarão populações maiores de galáxias mais comuns, reduzindo assim a tensão com os modelos de formação de galáxias.
E, por fim, talvez precisemos adicionar algum novo ingrediente ao universo, como permitir que a energia escura evolua com o tempo, para produzir esses tipos de galáxias em tempos tão antigos.
Isso é emocionante o suficiente por si só, sem a necessidade de derrubar o Big Bang como o conhecemos. Há mistérios e cantos escondidos mais do que suficientes dentro do universo para manter os astrônomos acordados à noite imaginando sobre as possibilidades — e acordados de manhã para continuar trabalhando em como resolvê-los.
Postado originalmente em Espaço.com.
