Pouco após o Telescópio Espacial James Webb (JWST) iniciar suas operações científicas, os astrônomos anunciaram a descoberta de galáxias no universo primitivo que eram grandes, brilhantes e repletas de estrelas, algo aparentemente incompatível com sua idade. Manchetes ao redor do mundo proclamaram que essas galáxias estavam “quebrando” nossa compreensão do Big Bang, mas a realidade é muito mais complexa e interessante.
Telescópio James Webb e a teoria do Big Bang
A teoria do Big Bang descreve a história do universo, começando em um passado profundo, quando o cosmos era muito menor, mais quente e mais denso do que é hoje. Desenvolvido no início do século XX, esse modelo resistiu a vários testes observacionais e é extremamente eficaz em explicar diversos fenômenos cosmológicos, como o desvio para o vermelho da luz de galáxias distantes, a radiação cósmica de fundo, as abundâncias de elementos leves e a evolução das galáxias e grandes estruturas.
Embora a teoria do Big Bang não possa prever exatamente quais galáxias aparecerão onde, ela pode fornecer probabilidades. Por exemplo, os cosmologistas podem estimar quantas galáxias pequenas, médias e grandes devem aparecer em um determinado volume em uma certa idade do universo. No entanto, até a chegada do JWST, não tínhamos acesso observacional direto às primeiras fases da evolução galáctica, algo que o telescópio foi explicitamente projetado para estudar.
Em 2022, astrônomos anunciaram a descoberta de galáxias extremamente distantes que eram surpreendentemente grandes. Eles mediram o desvio para o vermelho dessas galáxias em mais de 16, o que indicava que essas galáxias existiam apenas 200 a 250 milhões de anos após o Big Bang. No entanto, elas eram gigantescas e pareciam estar totalmente formadas, com braços espirais e tudo mais.
Essas galáxias pareciam estar muito além das expectativas da teoria do Big Bang; era como encontrar adolescentes em uma sala de jardim de infância. Então, o que estava acontecendo?
Ajustando a Cosmologia
Logo surgiram manchetes audaciosas proclamando a morte da teoria do Big Bang. Mas essas histórias deixaram de lado um detalhe crucial: os astrônomos estimaram o desvio para o vermelho dessas galáxias através 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 do desvio para o vermelho, e consequentemente de sua idade.
Quando essas medições mais precisas finalmente chegaram alguns meses depois, as galáxias passaram de recordistas 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 que a teoria do Big Bang explique seus tamanhos e formas.
Mas, junto com essas revisões menos excitantes, vieram algumas novas confirmações de desvios para o vermelho de outras galáxias, incluindo a JADES-GS-z14-0, a atual galáxia mais distante conhecida, 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 já esperavam que galáxias existissem 290 milhões de anos após o Big Bang; é por isso que construíram o JWST. E, como galáxias, a JADES-GS-z14-0 é certamente juvenil, tem apenas 1.600 anos-luz de diâmetro, em comparação com os 100.000 anos-luz da Via Láctea. Mas, interessantemente, a galáxia é bastante brilhante e cheia de estrelas, não o suficiente para quebrar a cosmologia, mas o suficiente para abrir algumas questões sobre as origens e o desenvolvimento das primeiras galáxias a aparecer no universo.
Construindo a Cosmologia
É perfeitamente possível que a teoria do Big Bang esteja errada; os cientistas devem manter a disciplina mental para admitir essa possibilidade. Mas, com uma vasta quantidade de evidências por trás dela, é improvável que o Big Bang seja desbancado por uma única observação. E vale reiterar que o JWST está fazendo exatamente o que foi projetado e construído para fazer, que é responder a algumas grandes questões pendentes sobre como as primeiras estrelas e galáxias apareceram.
É totalmente possível que os cosmologistas consigam explicar o aparecimento de galáxias como a JADES-GS-z14-0 dentro do quadro do Big Bang sem precisar fazer grandes revisões. Por exemplo, grandes buracos negros podem ter aparecido antes dessas galáxias e sua poderosa atração gravitacional pode ter desencadeado explosões brilhantes de formação estelar. Ou talvez o feedback de supernovas e outros mecanismos tenham tornado as primeiras galáxias mais ricas em estrelas do que as galáxias atuais, fazendo com que aquelas galáxias primitivas parecessem poderosas apesar de seu tamanho pequeno.
Ou talvez nossas observações iniciais sejam tendenciosas em relação a esses outliers pequenos, mas brilhantes, e campanhas futuras revelem populações maiores de galáxias mais mundanas, 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 primitivos.
Isso já é excitante por si só, sem a necessidade de revolucionar o Big Bang como o conhecemos. Há mais do que suficientes mistérios e cantos ocultos no universo para manter os astrônomos acordados à noite, pensando nas possibilidades, e acordados de manhã para continuar trabalhando em como resolvê-los.
