Identificada em uma galáxia que existiu apenas 900 milhões de anos após o big bang, a estrela primordial Earendel poderia oferecer uma rara janela para o início do universo se confirmada por estudos de acompanhamento.

Astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble espionaram o que eles suspeitam ser uma única estrela em uma galáxia muito, muito distante – a estrela mais distante e primordial já observada. “É de longe a estrela individual mais distante que já vimos”, diz Jane Rigby, da NASA, coautora do artigo que descreve a descoberta publicado em 31 de Março de 2022, na revista Nature. “Esta será nossa melhor chance de estudar como era uma estrela individual e massiva no início do universo.” A estrela é apelidada de Earendel, em homenagem ao inglês antigo para “estrela da manhã” ou “luz nascente”. Ele vem de apenas 900 milhões de anos após o big bang; o recordista anterior, apelidado de Ícaro, existia cerca de 4,3 bilhões de anos após esse evento explosivo. Isso significa que Earendel existiu durante um período logo após o universo infantil ter emergido de uma era de escuridão, quando algumas das primeiras galáxias estavam crescendo e evoluindo.

Os cientistas estimam que Earendel é pelo menos 50 vezes mais massivo que o Sol, embora possa ser um par binário de estrelas em vez de uma estrela solitária. Observações de acompanhamento com o Telescópio Espacial James Webb da NASA (JWST) devem ajudar a confirmar se o objeto é uma estrela – ou algo completamente diferente.

“Esta é uma interpretação realmente emocionante, e eu adoraria que fosse verdade”, diz a astrônoma Katherine Whitaker, da Universidade de Massachusetts Amherst, que não fez parte da equipe de descoberta. “Esses são os tipos de coisas que espero descobrirmos mais, e estou ansioso pelo que suas observações de acompanhamento mostrarão.”

Uma lupa cósmica:

Estudar o universo distante é como olhar para trás no tempo. Por causa do tempo que a luz leva para atravessar o cosmos, os cientistas veem estrelas e galáxias extremamente distantes como elas apareceram milhões ou bilhões de anos atrás, quando esses objetos emitiram a luz que os telescópios capturam hoje. Além de implantar telescópios mais avançados, os cientistas desenvolveram maneiras cada vez mais inteligentes de explorar os confins do espaço e do tempo.

Para esta observação, os astrônomos usaram o Hubble para perscrutar o universo primitivo, apontando-o para um aglomerado de galáxias extremamente massivo chamado WHL0137-08. Aglomerados como esse são tão grandes que sua gravidade torce e deforma a luz ao redor, às vezes ampliando fortuitamente objetos de fundo em um fenômeno conhecido como lente gravitacional.

Na última década, o Reionization Lensing Cluster Survey usou 41 dessas lentes cósmicas para procurar objetos ampliados que existiam quando as primeiras luzes do universo estavam apenas piscando. Usando esta técnica, os cientistas detectaram estrelas distantes, galáxias, supernovas e objetos extremamente brilhantes conhecidos como quasares.

Quando as galáxias são vistas dessa maneira, a luz é deformada em um arco característico. Uma dessas galáxias ampliadas, agora apelidada de Sunrise Arc, é o lar da estrela Earendel.

“A galáxia em que a estrela está é gravitacionalmente vista em um arco longo e fino em forma de meia-lua”, diz o principal autor do estudo, Brian Welch, da Universidade Johns Hopkins, em Maryland. “Aquele arco com lente foi o arco com lente mais longo que vimos a uma distância tão grande – nos primeiros bilhões de anos do universo.”

Uma estrela no arco:

Embora os astrônomos soubessem que o Sunrise Arc seria uma galáxia interessante para estudar, eles não tinham ideia exatamente do que encontrariam. Welch, um Ph.D. aluno, foi dada a tarefa de descobrir o que poderia estar escondido dentro. Enquanto ele e seus colegas vasculhavam as observações, eles perceberam que uma parte do arco estava extremamente ampliada e que talvez continha uma imagem difusa de uma única estrela.

Welch e a equipe calcularam que o objeto havia sido ampliado por um fator de milhares, o que significa que era muito menor do que os menores aglomerados de estrelas conhecidos. Mesmo assim, cálculos adicionais revelaram que o objeto – Earendel – tinha pelo menos 50 vezes a massa do Sol, então, no que diz respeito às estrelas, era bem grande.

“É um milhão a dez milhões de vezes mais brilhante que o sol, então deve ser um monstro, mas quão grande é um monstro?” diz Rigby. “Não sabemos que tipo de estrela é.”

Earendel vivia em um universo que era muito diferente de hoje — um cosmos ainda sacudindo a turbulência de seu nascimento radiante. Em sua infância, o universo era principalmente escuro. Não havia estrelas ou galáxias, apenas um mar em expansão de gás hidrogênio esfriando lentamente. Depois de meio bilhão de anos, as luzes se acenderam. As primeiras estrelas emergiram desse gás e se aglomeraram para formar galáxias, enquanto buracos negros se formavam em meio à atividade. A era das trevas cósmicas havia acabado.

Mas a luz das estrelas não podia viajar facilmente pelo mar de neblina neutra no início e, em vez disso, era principalmente refletida e espalhada. Eventualmente, esse véu se levantou – um período conhecido como a época da reionização, quando a radiação ultravioleta em erupção de estrelas de vida curta e violentamente moribundas dissipava o nevoeiro obscuro, diz Rigby, permitindo que a luz das estrelas viajasse livremente pelo cosmos.

Os cientistas suspeitam que uma geração anterior de estrelas massivas – talvez semelhantes a Earendel – seja responsável por essa transformação.

Observações de acompanhamento com o mais novo observatório espacial da NASA, o Telescópio Espacial James Webb, ajudarão a equipe a medir melhor a temperatura e o brilho de Earendel. Os astrônomos também poderão fazer um censo dos elementos químicos presentes na estrela e na galáxia. Se Earendel for algo diferente de uma estrela – talvez um pequeno buraco negro cercado por um disco giratório de gás e poeira brilhantes – o JWST deve ajudar a resolver isso.

Mas Welch e seus colegas estão esperançosos de que sua conclusão inicial seja válida. De acordo com Rigby, o gigante ampliado no Arco do Nascer do Sol representa a melhor chance de estudar uma estrela de uma era tão antiga na história cósmica.

“Não procuramos a estrela mais distante, foi algo que encontramos”, diz Welch. “Apenas algumas gerações de estrelas poderiam ter existido antes de [Earendel]”, acrescenta. “Pode parecer muito diferente das estrelas que vemos no universo local, então a chance de estudar uma em detalhes é muito, muito emocionante.”

Fontes: Nature | Nadia Drake | Jane Rigby

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