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Usando o Telescópio Espacial James Webb, os astrônomos descobriram os segredos das primeiras galáxias que encheram o cosmos infantil de poeira, mas estudando uma galáxia muito mais próxima e mais recente.
Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos descobriram os segredos das primeiras galáxias que encheram o cosmos infantil de poeira, que se tornaria vital para o nascimento de novas estrelas e o crescimento de galáxias.
No entanto, enquanto o JWST é poderoso o suficiente para ver muitas dessas galáxias primitivas, mas ainda é limitado quando se trata de investigá-las em grande detalhe. Assim, a equipe no centro desta pesquisa contornou isso estudando uma galáxia muito mais próxima e moderna, com muitas características que lembram as primeiras galáxias do universo.
Em vez de poder estudar os processos que ocorreram no universo primitivo que permitiram que as galáxias fossem semeadas com “metais” (o termo que os astrônomos usam para descrever elementos mais pesados que hidrogênio e hélio), os investigadores voltaram a sua atenção para uma galáxia anã a apenas 4,6 milhões de anos-luz de distância.
“Estudar diretamente as galáxias que povoaram o Universo primitivo ainda é muito difícil, e é por isso que observar uma galáxia próxima como Sextans A, que apresenta condições químicas semelhantes, oferece-nos uma oportunidade preciosa para compreender como evoluíram as primeiras gerações de estrelas e qual o papel que desempenharam na transformação do meio interestelar”, disse o líder da equipa, Claudio Gavetti, do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), num comunicado.
Como Sextans A personifica galáxias antigas?
O universo primitivo era um lugar bastante monótono em termos de química. Isso porque era dominado pelo elemento mais leve, o hidrogênio, com um pouco de hélio e um pequeno punhado de elementos pesados, ou metais. Isso significa que a primeira geração de estrelas, as chamadas Estrelas POP IIIeram correspondentemente pobres em metais.
Durante suas vidas, no entanto, o POP III estrela hidrogénio fundido e hélio em seus núcleos para forjar elementos mais pesados. Quando estas estrelas originais chegaram ao fim das suas vidas, explodiram em explosões de supernovas que dispersou esses metais no meio interestelar, as vastas nuvens de poeira e gás entre as estrelas.
Eventualmente, manchas densas e frias nestas vastas nuvens colapsaram sob a sua própria gravidade, dando origem à próxima geração de estrelas, as estrelas POP II, que, graças às mortes por supernova das suas antecessoras, eram mais ricas em metais.
Nossa própria estrela, o solé classificada como estrela POP I, o que significa que é ainda mais rica em metais do que essas estrelas de segunda geração. No entanto, nem todas as galáxias modernas são tão ricas em metais; isso é especialmente verdadeiro para galáxias anãs como Sextans A, embora esteja na borda externa do nosso quintal cósmico, conhecido como “grupo local.”
Sextans A é tão pobre em metais que estima-se que contenha apenas entre 1% e 7% dos elementos pesados encontrados no sol. Isso o torna um excelente substituto para o estudo das primeiras galáxias pobres em metais.
Usando os instrumentos NIRCam (Near-InfraRed Camera) e MIRI (Mid-Infrared Instrument) do JWST, Gavetti e colegas obtiveram observações de alta resolução de Sextans A que lhes permitiram mapear toda a população de estrelas da galáxia anã durante uma fase evolutiva conhecida como o “ramo assintótico da gigante vermelha”.
Esta fase ocorre quando estrelas maiores que o Sol esgotam o hélio em seus núcleos, criando um coração de carbono inerte, mas a fusão nuclear continua nas camadas externas alternadas de queima de hélio e hidrogênio. Como resultado disso, essas estrelas “incham” e podem sofrer aumentos de brilho mil vezes maiores.
As descobertas da equipe revelaram que cerca de 90% das estrelas assintóticas do ramo gigante vermelho que estudaram não estavam rodeadas por envelopes de poeira. No entanto, cerca de 20 destas estrelas estavam incrustadas em espessas camadas de poeira. Descobriram também que estas “fábricas de poeira” se formaram entre 2 mil milhões e 3 mil milhões de anos atrás, a partir de estrelas com uma massa inicial cerca de 1,5 vezes maior que a da Terra. massa do sol.
Esta pesquisa é um salto em frente na compreensão de quais estrelas no universo primitivo tinham maior probabilidade de criar a poeira metálica que teria enriquecido as próximas gerações de estrelas. Isso significa que ajuda a traçar um quadro completo de como o universo como o vemos hoje tomou forma.
Os cientistas por trás deste estudo dizem que este tipo de pesquisa teria sido impossível antes do lançamento do Webb.
“O JWST nos permite observar com detalhes sem precedentes ambientes que até alguns anos atrás estavam fora do nosso alcance”, Flavia Dell’Agli, membro da equipe do INAF. “O valor destes dados não reside apenas nas imagens, mas na capacidade de compará-los com modelos teóricos e verificar até que ponto descrevem corretamente a evolução das estrelas.”
A pesquisa da equipe foi publicada na segunda-feira (20 de julho) em O Jornal Astrofísico.
