Telescópio James Webb desvenda como surgiu a poeira que moldou o Universo primitivo

A formação das primeiras gerações de estrelas e galáxias ganhou novas pistas após observações realizadas com o telescópio espacial James Webb. Pesquisadores analisaram a galáxia anã Sextans A para investigar como o Universo passou a acumular poeira rica em elementos pesados nos seus estágios iniciais.

O estudo foi conduzido porque os instrumentos atuais ainda enfrentam limitações para examinar, em detalhes, as galáxias mais antigas do cosmos. Como alternativa, a equipe concentrou a investigação em um sistema localizado a cerca de 4,6 milhões de anos-luz da Terra, cuja composição química lembra a das primeiras galáxias.

Os resultados indicam quais estrelas tiveram maior participação na produção da poeira cósmica que, mais tarde, favoreceu o nascimento de novas estrelas e a evolução das galáxias. A pesquisa foi publicada na segunda-feira (20) no periódico The Astrophysical Journal.

Sextans A funciona como um retrato do Universo primitivo

A galáxia anã Sextans A observada pelo Telescópio Espacial James Webb. – (Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, Janice Lee (NOIRLab). Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI).)

Embora o James Webb consiga detectar galáxias extremamente distantes, a análise detalhada desses objetos ainda representa um desafio. Para superar essa limitação, os pesquisadores recorreram à Sextans A, uma galáxia anã considerada semelhante, do ponto de vista químico, aos sistemas que existiam nos primeiros bilhões de anos do Universo.

Segundo o grupo responsável pelo estudo, esse ambiente oferece uma oportunidade de investigar fenômenos que ocorreram quando as primeiras estrelas começaram a modificar a composição do espaço entre elas.

“Estudar as galáxias que povoaram o Universo primitivo ainda é muito difícil, por isso observar uma galáxia próxima como Sextans A, que apresenta condições químicas semelhantes, oferece uma oportunidade preciosa para entender como as primeiras gerações de estrelas evoluíram e qual foi seu papel na transformação do meio interestelar“, explicou
Claudio Gavetti, líder da pesquisa no Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), em declaração divulgada pela instituição.

No início da história do Universo predominavam hidrogênio e hélio, enquanto os elementos mais pesados eram escassos. As primeiras estrelas produziram esses elementos em seus núcleos e, ao explodirem como supernovas no fim da vida, espalharam esse material pelo meio interestelar. Posteriormente, essa matéria-prima passou a integrar novas gerações de estrelas.

Os pesquisadores destacam que a Sextans A apresenta concentração de elementos pesados equivalente a apenas 1% a 7% da encontrada no Sol. Essa característica faz da galáxia um laboratório natural para investigar condições semelhantes às do Universo jovem.

Uma imagem da galáxia Sextans A onde Vermelho indica a emissão infravermelha de poeira, azul a emissão de gás hidrogênio atômico e verde a emissão ultravioleta distante criada por estrelas recém-formadas – (Crédito da imagem: Yong Shi)

Para realizar o trabalho, a equipe utilizou os instrumentos NIRCam e MIRI, ambos instalados no James Webb. As observações permitiram mapear estrelas da galáxia que atravessam a fase conhecida como ramo assintótico das gigantes vermelhas, período marcado por mudanças estruturais e grande aumento de brilho.

A análise mostrou que cerca de 90% dessas estrelas não estavam envolvidas por poeira. Em contrapartida, aproximadamente vinte delas apresentavam espessas camadas desse material, indicando que atuaram como importantes produtoras de poeira cósmica. Segundo o estudo, essas estrelas se formaram entre 2 bilhões e 3 bilhões de anos atrás e possuíam massa inicial equivalente a cerca de uma vez e meia a do Sol.

Consoante os autores, a identificação desses objetos amplia a compreensão sobre quais tipos de estrelas contribuíram para enriquecer o Universo com os elementos necessários à formação de novas estrelas e ao desenvolvimento das galáxias ao longo do tempo.

A equipe também ressalta que esse nível de detalhamento só foi possível graças às capacidades do James Webb.

“O JWST permite observar com um nível de detalhe sem precedentes os ambientes que, até poucos anos atrás, estavam fora do nosso alcance. O valor desses dados não está apenas nas imagens, mas também na possibilidade de compará-los com modelos teóricos para verificar quão corretamente descrevem a evolução das estrelas“, disse Flavia Dell’Agli, pesquisadora do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), em declaração divulgada pela instituição.

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