Descoberta do Hubble pode explicar galáxias 'estranhas' vistas pelo James Webb

Observações do Telescópio Espacial Hubble revelaram um comportamento inesperado em estrelas massivas que pode ajudar a entender algumas das galáxias do Universo primitivo observadas pelo Telescópio Espacial James Webb.

A descoberta mostra que estrelas formadas em ambientes com pouquíssimos elementos pesados podem se comportar de maneira diferente do previsto pelos modelos atuais. A diferença pode ser importante para reconstruir como as primeiras galáxias evoluíram.

O estudo, liderado pela Universidade de Utah, nos Estados Unidos, foi publicado no The Astrophysical Journal Supplement Series na última segunda-feira, 21. Os pesquisadores analisaram 29 estrelas massivas em seis galáxias anãs próximas, usadas como referência para condições encontradas no início do Universo.

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Galáxias próximas ajudam a investigar o Universo primitivo

Os astrônomos não conseguem analisar individualmente, com detalhes suficientes, estrelas massivas das primeiras galáxias devido às enormes distâncias. Por isso, a equipe estudou galáxias anãs próximas com condições químicas semelhantes às encontradas no início do Universo.

O levantamento, chamado TEMPOS, examinou estrelas em seis galáxias com menos de um quinto da metalicidade do Sol. Na astronomia, metalicidade representa a quantidade de elementos mais pesados que hidrogênio e hélio.

Esses elementos eram muito menos abundantes nas primeiras galáxias. Por isso, estrelas formadas nesses ambientes podem ter propriedades diferentes das encontradas atualmente na Via Láctea.

Com o Hubble, os pesquisadores analisaram a luz ultravioleta das estrelas. Esses espectros revelam elementos presentes em suas atmosferas e características dos ventos estelares que expulsam matéria de suas superfícies.

Ventos de estrelas massivas ficaram muito mais fracos

Estrelas com mais de dez vezes a massa do Sol exercem grande influência sobre suas galáxias. Elas emitem grandes quantidades de radiação, liberam matéria por meio de ventos estelares e podem terminar suas vidas em explosões de supernova.

Os astrônomos já esperavam que estrelas com menor metalicidade apresentassem ventos mais fracos. Isso ocorre porque elementos pesados ajudam a transferir a energia da radiação para o material que é expelido da estrela.

As observações confirmaram essa tendência, mas encontraram uma mudança mais acentuada nas estrelas mais pobres em metais. Quando a metalicidade ficou abaixo de aproximadamente 10% da encontrada no Sol, a velocidade máxima do material expelido caiu muito mais rapidamente do que indicavam as tendências observadas em metalicidades maiores.

Com ventos mais fracos, essas estrelas podem preservar uma parcela maior de sua massa. A diferença pode afetar sua evolução e quanto material e energia devolvem ao ambiente.

Como estrelas massivas também influenciam o gás disponível para formar novas estrelas, entender esse comportamento pode ajudar a aperfeiçoar os modelos das galáxias primordiais vistas pelo James Webb.

Ferro pode ser uma peça importante

Outro resultado envolve o ferro, elemento importante para os ventos e para a evolução de estrelas massivas. Astrônomos costumam usar o oxigênio como indicador da metalicidade de uma galáxia, porque sua presença é mais fácil de detectar. Entretanto, as quantidades de oxigênio e ferro não necessariamente variam na mesma proporção.

Ao analisar os espectros ultravioletas, a equipe conseguiu observar sinais produzidos pela absorção de luz pelo ferro. Em geral, estrelas de galáxias mais ricas em oxigênio apresentaram absorção de ferro mais intensa. Mas os pesquisadores também encontraram diferenças consideráveis na quantidade do elemento entre estrelas pobres em metais.

Com uma amostra maior, de 29 estrelas, os pesquisadores conseguiram identificar tendências que não eram perceptíveis nas análises anteriores do projeto.

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Dados podem melhorar modelos das primeiras galáxias

Agora, os pesquisadores pretendem combinar as observações ultravioletas do Hubble com dados de luz visível obtidos pelo Observatório Keck, no Havaí.

A análise permitirá estimar com mais detalhes a composição química das estrelas e a quantidade de massa perdida por seus ventos. Essas informações poderão aprimorar os modelos usados para interpretar as galáxias do Universo primitivo observadas pelo James Webb.

Os dados do projeto TEMPOS também serão disponibilizados para outros pesquisadores, permitindo novas investigações sobre estrelas massivas e sua influência na evolução das galáxias.