Astrônomos descobriram que algumas das maiores galáxias do universo primitivo estavam secretamente acumulando um monte de estrelas pequenas, tornando-as potencialmente quatro vezes mais massivas do que pensávamos anteriormente. É como descobrir que a modesta casa de um vizinho tem uma mansão subterrânea secreta.

A equipe internacional, incluindo pesquisadores da Penn State, publicou suas descobertas na Nature Astronomy, adicionando mais uma dor de cabeça para os cientistas que tentam entender como as primeiras galáxias se formaram e evoluíram.

Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, os pesquisadores observaram nove galáxias massivas e maduras que pararam de formar novas estrelas há bilhões de anos. Eles combinaram as observações do JWST do universo distante com dados anteriores baseados em terra do Very Large Telescope - porque usar um telescópio poderoso quando se pode usar dois?

Pela primeira vez, eles puderam estimar de forma confiável os números relativos de estrelas pequenas e fracas e estrelas maiores e mais brilhantes em galáxias a distâncias tão alucinantes.

"Essas galáxias são diferentes", disse Joel Leja, Professor Associado de Meio de Carreira Dr. Keiko Miwa Ross de Astronomia e Astrofísica na Penn State e coautor do artigo. "Elas são diferentes de uma forma que é realmente desafiadora de entender, porque são mais massivas do que esperávamos - tipo muito mais massivas, têm três ou quatro vezes mais massa do que esperávamos." Em outras palavras, o universo continua nos surpreendendo, e nem sempre de uma boa maneira.

Os astrônomos separaram a luz de cada galáxia em um espectro, procurando pequenas variações de cor que revelam quais tipos de estrelas estão presentes. O problema: estrelas grandes e brilhantes roubam a atenção, enquanto estrelas menores são tímidas e difíceis de detectar. Pesquisadores da Penn State forneceram experiência e orientação para modelar a luz desses sistemas de galáxias.

"Se uma galáxia fosse uma cidade, as estrelas mais brilhantes seriam os arranha-céus que imediatamente chamam sua atenção de longe", disse a autora principal Chloe Cheng, uma recente doutora pela Universidade de Leiden. "Nossos modelos demonstram que uma população muito mais numerosa de estrelas de baixa massa está escondida por essas estrelas brilhantes raras, como casas escondidas entre arranha-céus. Como resultado, essa galáxia acaba sendo muito mais massiva do que as estimativas anteriores sugeriam." Então, basicamente, o universo está cheio de subúrbios cósmicos.

Tradicionalmente, os astrônomos assumiam que as estrelas se formavam em proporções aproximadamente semelhantes em todo o universo, mas essas descobertas desafiam essa suposição de longa data. As galáxias mais massivas do universo primitivo parecem estar cheias de mais estrelas de baixa massa do que galáxias menores como a nossa Via Láctea.

Uma galáxia se destacou, de acordo com a coautora Martje Slob, candidata a doutorado na Universidade de Leiden. Ela provavelmente se formou menos de um bilhão e meio de anos após o Big Bang e pode ser até quatro vezes mais massiva do que calculado anteriormente.

"Até recentemente, medições como essas eram simplesmente impossíveis", disse Slob. "Precisávamos não apenas de um telescópio capaz de ampliar galáxias muito distantes, mas também de espectros de qualidade excepcional e novas técnicas de análise para detectar de forma confiável as assinaturas sutis de estrelas fracas e de baixa massa escondidas dentro desses titãs cósmicos." Porque aparentemente, as maiores galáxias do universo gostam de brincar de esconde-esconde.

Essas descobertas têm implicações importantes para entender como as galáxias se desenvolveram no universo jovem. Desde que o JWST começou a observar, os astrônomos repetidamente encontraram galáxias surpreendentemente massivas e maduras que existiram logo após o Big Bang, pressionando os modelos existentes de formação de galáxias.

"Esta descoberta tem implicações cruciais para nossa compreensão do universo primitivo", disse Leja, que também é afiliado ao Instituto Penn State de Ciências Computacionais e de Dados. "Desde o lançamento do JWST, os astrônomos encontraram galáxias surpreendentemente massivas e maduras que já existiam logo após o Big Bang. Pensa-se que essas galáxias muito primitivas evoluem para o tipo de galáxias estuda..."