Em novas imagens do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, para celebrar seu quarto aniversário de ciências, uma galáxia familiar se transforma em algo muito mais rico e muito mais complexo do que jamais foi visto antes. A sensibilidade sem precedentes do Webb, tanto no infravermelho próximo quanto no infravermelho médio, atravessa as espessas faixas de poeira que obscurecem o centro de Centaurus A na luz visível, revelando uma tapeçaria densamente povoada de estrelas individuais e uma galáxia ativa, em constante mudança. Essas imagens marcam quatro anos de desempenho melhor do que o antecipado e de operações científicas bem-sucedidas para o mais poderoso telescópio espacial da história.
Centaurus A (também conhecida como NGC 5128) está a 11 milhões de anos-luz da Terra, relativamente perto em termos cósmicos. Ainda assim, diferentemente da maioria das galáxias próximas, ela é muito ativa, tornando-se um laboratório poderoso para entender como galáxias e buracos negros crescem e evoluem juntos.
Em seu núcleo, há um buraco negro supermassivo alimentando-se ativamente do material ao seu redor. Ao fazê-lo, o buraco negro lança jatos poderosos e libera quantidades enormes de energia, moldando a galáxia ao redor. Ao mesmo tempo, Centaurus A traz as marcas de um passado dramático: uma grande colisão com outra galáxia, ocorrida há cerca de dois bilhões de anos. As consequências dessa fusão ainda são visíveis hoje em sua estrutura incomum e na formação contínua de estrelas.
Observações em luz visível do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA não conseguiam revelar a região central, onde a poeira bloqueava a visão, enquanto o aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA revelou estruturas em grande escala no infravermelho, sem resolver estrelas individuais. Agora, o Webb traz tanto clareza quanto profundidade, expondo os bastidores internos da galáxia, estrela por estrela.
Poeira, admiração
A visão do Webb no infravermelho médio destaca as ricas estruturas de poeira da galáxia, que brilham em formas intrincadas que surpreendem e até confundem astrônomos. Uma faixa distorcida, semelhante a um paralelogramo, atravessa o centro da galáxia, enquanto filamentos de material se estendem para fora, como nuvens cósmicas.
Uma feição em forma de “S”, a mais notável na imagem do Webb feita com o MIRI (Mid-Infrared Instrument), também é incomum e levanta questões que precisam de mais estudos para serem respondidas. O que criou essa forma? Como o buraco negro influencia isso? A feição é influenciada pela formação de estrelas induzida pela fusão?
Muitos dos pontos avermelhados brilhantes na imagem do MIRI são estrelas ricas em poeira ou berçários estelares, onde estrelas envelhecidas estão devolvendo material ao espaço ou onde novas estrelas estão se formando. Essa poeira é a matéria-prima para gerações futuras de estrelas e planetas, tornando-se central para o ciclo de vida contínuo da galáxia.
Escrita em suas estrelas
Com a alta resolução do Webb, os astrônomos agora podem estudar Centaurus A estrela por estrela, inclusive em sua região central longa e fortemente obscurecida. O que parece “granulado” na imagem do Webb, mais evidente na visão combinada do MIRI e do NIRCam (Near-Infrared Camera), é na verdade um campo densamente preenchido por estrelas individuais, que juntas carregam informações sobre o passado da galáxia.
Com a visão do Webb de Centaurus A, trata-se de uma espécie de arqueologia galáctica. Cada estrela revelada ajuda a reconstruir quando diferentes eventos ocorreram: quando as estrelas mais antigas se formaram pela primeira vez, quando a atividade diminuiu, um surto de formação de estrelas durante a colisão e estrelas nascidas do gás agitado após a fusão. Juntos, eles formam uma linha do tempo da evolução da galáxia.
Buraco negro dinâmico
As capacidades do Webb vão além da imagem. Ao analisar a luz com espectroscopia, os astrônomos podem medir como o gás se movimenta dentro da galáxia.
Descobertas iniciais do Webb mostram gás ionizado em movimento rápido fluindo para fora, provavelmente impulsionado pela atividade do buraco negro, e hidrogênio molecular mais quente em um disco rotativo distorcido perto do centro. Essas observações ajudam a explorar uma das maiores perguntas da astronomia: como um buraco negro influencia uma galáxia inteira?
A resposta parece ser complexa. O buraco negro pode desencadear a formação de estrelas ao comprimir o gás, mas também pode limitá-la ao empurrar o material para longe. Centaurus A oferece uma visão rara e próxima dessa interação cósmica.
Ao rastrear a poeira com detalhes nunca antes vistos, resolver milhões de estrelas e revelar o movimento do gás perto de um buraco negro supermassivo, o Webb transforma Centaurus A em um registro vívido da história cósmica.
Mais um incrível ano de ciência e imagens
O quarto ano das operações científicas do Webb trouxe ainda mais ciência inovadora e descobertas de lugares por todo o Universo. Astrônomos encontraram novas evidências de um planeta orbitando Alpha Centauri, a apenas quatro anos-luz do nosso Sol. O Webb mostrou oito impressionantes lentes gravitacionais em um levantamento aprofundado que identificou centenas de candidatos. Ao observar os berços de aglomerados estelares em galáxias próximas, os cientistas descobriram que aglomerados mais massivos surgem mais rapidamente; enquanto isso, no nosso próprio Sistema Solar, o Webb mapeou a atmosfera superior e as auroras de Urano.
No início do Universo, o Webb revelou um buraco negro que se formou antes de sua galáxia, fornecendo novas evidências sobre como se originaram os buracos negros supermassivos, e identificou uma supernova ocorrendo apenas 730 milhões de anos após o Big Bang — a mais antiga até então. Pesquisadores apresentaram a evidência mais forte até agora de que alguns dos “pequenos pontos vermelhos” descobertos pelo Webb em 2022 são buracos negros em crescimento rápido, envoltos por densos casulos de gás. O Webb também lançou um novo olhar sobre o Hubble Ultra Deep Field, resultando em uma nova visão que revela milhares de galáxias distantes, datando dos períodos mais iniciais da história cósmica.
Entre as imagens únicas produzidas pelo Webb ao longo do último ano estavam as nebulosas translúcidas ao redor de um disco formador de planetas, detalhes intrincados na borda da Nebulosa de Helix, o coração complexo de um “borboleta” cósmica e estrelas jovens em cada etapa de formação. O Webb destacou um farol de luz nas espirais da galáxia Messier 77 e detalhes do ciclo de vida estelar na galáxia NGC 5134. O Webb e o Hubble também uniram forças para compartilhar a visão mais abrangente de Saturno até hoje, mostrando camadas e tempestades em sua atmosfera.
Mais informações
O Webb é o maior e mais poderoso telescópio já lançado para o espaço. Sob um acordo de colaboração internacional, a ESA forneceu o serviço de lançamento do telescópio, usando o veículo de lançamento Ariane 5. Trabalhando com parceiros, a ESA foi responsável pelo desenvolvimento e pela qualificação das adaptações do Ariane 5 para a missão do Webb e pela aquisição do serviço de lançamento pela Arianespace. A ESA também forneceu o espectrógrafo de trabalho NIRSpec e 50% do instrumento de infravermelho médio MIRI, que foi projetado e construído por um consórcio de Institutos Europeus financiados nacionalmente (The MIRI European Consortium) em parceria com a JPL e a University of Arizona.