O Telescópio Espacial Hubble da NASA estabeleceu um novo marco extraordinário: detectar a luz de uma estrela que existiu no primeiro bilhão de anos após o nascimento do universo no big bang – a estrela individual mais distante já vista até hoje.
A descoberta é um grande salto no tempo em relação ao recordista anterior de uma única estrela; detectada pelo Hubble em 2018. Essa estrela existia quando o universo tinha cerca de 4 bilhões de anos, ou 30% de sua idade atual, em um momento que os astrônomos chamam de “desvio para o vermelho 1,5”. Os cientistas usam a palavra “redshift” porque, à medida que o universo se expande, a luz de objetos distantes é esticada ou “deslocada” para comprimentos de onda mais longos e mais vermelhos à medida que viaja em nossa direção.
A estrela recém-detectada está tão distante que sua luz levou 12,9 bilhões de anos para chegar à Terra, aparecendo para nós como quando o universo tinha apenas 7% de sua idade atual, com desvio para o vermelho de 6,2. Os menores objetos vistos anteriormente a uma distância tão grande são aglomerados de estrelas, embutidos dentro de galáxias primitivas.
“Quase não acreditamos no começo, era muito mais longe do que a estrela anterior mais distante e com maior desvio para o vermelho”, disse o astrônomo Brian Welch, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, principal autor do artigo que descreve a descoberta, que é publicado na revista Nature de 30 de março. A descoberta foi feita a partir de dados coletados durante o programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) do Hubble, liderado pelo coautor Dan Coe no Space Telescope Science Institute (STScI), também em Baltimore.
“Normalmente a essas distâncias, galáxias inteiras parecem pequenas manchas, com a luz de milhões de estrelas se misturando”, disse Welch. “A galáxia que hospeda esta estrela foi ampliada e distorcida por lentes gravitacionais em um longo crescente que chamamos de Arco do Nascer do Sol”.
Depois de estudar a galáxia em detalhes, Welch determinou que uma característica é uma estrela extremamente ampliada que ele chamou de Earendel, que significa “estrela da manhã” em inglês antigo. A descoberta promete abrir uma era inexplorada de formação estelar muito precoce.
“Earendel existiu há tanto tempo que pode não ter as mesmas matérias-primas que as estrelas ao nosso redor hoje”, explicou Welch. “Estudar Earendel será uma janela para uma era do universo com a qual não estamos familiarizados, mas que levou a tudo o que sabemos. É como se estivéssemos lendo um livro realmente interessante, mas começamos com o segundo capítulo e agora teremos a chance de ver como tudo começou”, disse Welch.
Quando as estrelas se alinham
A equipe de pesquisa estima que Earendel tenha pelo menos 50 vezes a massa do nosso Sol e milhões de vezes mais brilhante, rivalizando com as estrelas mais massivas conhecidas. Mas mesmo uma estrela tão brilhante e de massa muito alta seria impossível de ver a uma distância tão grande sem a ajuda da ampliação natural de um enorme aglomerado de galáxias, WHL0137-08, entre nós e Earendel. A massa do aglomerado de galáxias distorce o tecido do espaço, criando uma poderosa lupa natural que distorce e amplifica muito a luz de objetos distantes atrás dela.
Graças ao raro alinhamento com o aglomerado de galáxias em ampliação, a estrela Earendel aparece diretamente ou extremamente perto de uma ondulação no tecido do espaço. Essa ondulação, que é definida em óptica como uma “cáustica”, fornece ampliação e brilho máximos. O efeito é análogo à superfície ondulada de uma piscina criando padrões de luz brilhante no fundo da piscina em um dia ensolarado. As ondulações na superfície atuam como lentes e focam a luz solar para o brilho máximo no fundo da piscina.
Essa cáustica faz com que a estrela Earendel saia do brilho geral de sua galáxia natal. Seu brilho é ampliado mil vezes ou mais. Neste ponto, os astrônomos não são capazes de determinar se Earendel é uma estrela binária, embora a maioria das estrelas massivas tenha pelo menos uma estrela companheira menor.
Confirmação com Webb
Os astrônomos esperam que Earendel permaneça altamente ampliado nos próximos anos. Ele será observado pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA. A alta sensibilidade do Webb à luz infravermelha é necessária para aprender mais sobre Earendel, porque sua luz é esticada (desvio para o vermelho) para comprimentos de onda infravermelhos mais longos devido à expansão do universo.
“Com o Webb, esperamos confirmar que Earendel é de fato uma estrela, além de medir seu brilho e temperatura”, disse Coe. Esses detalhes restringirão seu tipo e estágio no ciclo de vida estelar. “Também esperamos descobrir que a galáxia Sunrise Arc está carente de elementos pesados que se formam nas gerações subsequentes de estrelas. Isso sugere que Earendel é uma estrela rara e massiva pobre em metais”, disse Coe.
A composição de Earendel será de grande interesse para os astrônomos, porque se formou antes que o universo fosse preenchido com os elementos pesados produzidos por sucessivas gerações de estrelas massivas. Se estudos de acompanhamento descobrirem que Earendel é composto apenas de hidrogênio e hélio primordiais, seria a primeira evidência para as lendárias estrelas da População III, que se supõe serem as primeiras estrelas nascidas após o big bang. Embora a probabilidade seja pequena, Welch admite que é atraente.
“Com Webb, podemos ver estrelas ainda mais distantes do que Earendel, o que seria incrivelmente emocionante”, disse Welch. “Nós iremos o mais longe que pudermos. Eu adoraria ver Webb quebrar o recorde de distância de Earendel.”
O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Europeia). O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, administra o telescópio. O Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz as operações científicas do Hubble. STScI é operado para a NASA pela Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia em Washington, DC.
*Com informações de Nasa
