A descoberta recente feita com o telescópio espacial James Webb indica, pela primeira vez, evidências fortes das estrelas de população III, a primeira geração de astros que iluminou o universo feita apenas de hidrogênio e hélio.

O que define as diferentes populações estelares?

O canal Ciência Todo Dia, com 7,6 milhões de inscritos, explora essa descoberta revolucionária. Na astronomia, estrelas são organizadas em “famílias” chamadas populações, que indicam idade e quantidade de elementos químicos mais pesados presentes em sua composição.

O Sol pertence à população I, formada por estrelas relativamente jovens com porcentagem considerável de metais. Já a população II reúne estrelas mais velhas e com bem menos metais, concentradas no bojo das galáxias e aglomerados antigos. Isso levou pesquisadores a imaginar uma geração ainda mais primitiva: a misteriosa população III.

Como metais influenciam o destino das estrelas?

Para astrônomos, qualquer elemento que não seja hidrogênio ou hélio é chamado “metal”, incluindo oxigênio, carbono, ferro e gases nobres. Nas estrelas de população I, esses metais representam cerca de 2% a 3% da composição, e essa fração aparentemente pequena influencia diretamente tamanho, luminosidade e destino final do astro.

Quanto mais metais uma estrela possui, mais fortes tendem a ser seus ventos estelares, que empurram massa para o espaço ao longo da vida. Esse processo pode ser tão intenso que uma estrela com muita metalicidade acaba perdendo tanta massa que, ao morrer, em vez de gerar buraco negro, termina como estrela de nêutrons, alterando toda cadeia de remanescentes estelares.

Como nasceram as primeiras luzes do cosmos?

No início do universo, logo após o Big Bang, só existiam hidrogênio, hélio e um pouco de lítio, sem carbono, oxigênio ou ferro. Mesmo assim, nuvens gigantes de gás começaram a colapsar sob própria gravidade, dando origem às primeiras estrelas totalmente livres de metais.

Sem metais para ajudar a resfriar o gás, essas estrelas cresceram muito mais que as atuais, chegando a centenas de vezes a massa solar, extremamente quentes, azuis e brilhantes. Elas foram fundamentais para:

1. Dar início ao processo de formação de elementos pesados como carbono, oxigênio e ferro
2. Contribuir para a reionização do universo, alterando o estado do gás espacial
3. Fornecer matéria-prima para futuras gerações de estrelas, planetas e vida
4. Possivelmente originar os primeiros buracos negros que cresceriam até se tornarem supermassivos

Por que ninguém havia observado essas estrelas antes?

Mesmo sendo gigantes e brilhantes, as estrelas de população III viveram muito pouco, em escalas de poucos milhões de anos, dentro do primeiro bilhão de anos após o Big Bang. Quando telescópios modernos começaram a observar o universo profundo, essas estrelas já tinham morrido há muito tempo.

Modelos indicam que anãs vermelhas de população III, bem menores e duradouras, poderiam existir ainda hoje, mas sua emissão de luz é tão fraca que detectar uma isolada se tornou um dos maiores desafios da astronomia observacional.

O que o James Webb revelou sobre essas estrelas ancestrais?

Pesquisadores analisaram uma região próxima da galáxia GN-z11, uma das mais antigas já observadas, com dados do James Webb. No espectro da área, surgiu uma linha de hélio muito intensa sem sinais de outros metais, indicando fonte extremamente quente e energética capaz de ionizar gás sem enriquecer o ambiente com elementos pesados.

Pelas estimativas, essa região pode abrigar estrelas com mais de 500 vezes a massa solar, em aglomerados que somam até 600 mil massas solares, algo compatível com berçário de população III. Essa evidência abre janela inédita para entender como o universo acendeu suas primeiras luzes, como surgiram os elementos que formam corpos e atmosferas, e como nasceram os primeiros buracos negros gigantes do cosmos.

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