Um artigo recém-publicado na revista Nature relata uma pesquisa feita com base em observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST) que descobriu que galáxias no Universo primitivo, de mais de 12 bilhões de anos atrás, eram “quebradoras de regras cósmicas”. 

“É como se as galáxias tivessem um livro de regras que seguiam – mas, surpreendentemente, esse livro de regras cósmicas parece ter sofrido uma reescrita dramática durante a infância do universo”, disse Claudia Lagos, professora associada da Universidade da Austrália Ocidental, em um comunicado. “A descoberta mais surpreendente foi que as galáxias antigas produziram muito menos elementos pesados do que teríamos previsto com base no que sabemos das galáxias que se formaram mais tarde”.

Essa disparidade nunca havia sido detectada porque os instrumentos usados antes do JWST não eram poderosos o suficiente para ver a composição química das galáxias primitivas. Mas, agora, os cientistas foram capazes de olhar para apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, identificando uma ruptura na relação entre formação estelar, massa e química.

Exemplo de galáxia do Universo primitivo fotografada pelo JWST. Crédito: NASA/ESA/JWST

Formação de galáxias no início do Universo

Quando o Universo começou a formar as primeiras estrelas, ele estava cheio de hidrogênio e hélio – os dois elementos mais leves – com predomínio do primeiro. Poucos elementos mais pesados – que os astrônomos chamam de “metais” – existiam até que a primeira geração de estrelas os forjou em seus núcleos e depois os dispersou pelo cosmos no fim de suas vidas por meio de explosões massivas de supernovas.

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Esse material acabou sendo incorporado à próxima geração de estrelas, o que significa que essas estrelas e, portanto, as galáxias em que habitam, tinham uma concentração maior de metais – uma medida chamada “metalicidade”. 

Esse processo de enriquecimento de metais continuou ao longo de todos os 13,8 bilhões de anos da história cósmica, o que sugere que as galáxias primitivas devem de fato ter metalicidades mais baixas do que suas contrapartes modernas.

“Sua abundância química foi aproximadamente quatro vezes menor do que o previsto, com base na relação fundamental-metalicidade observada em galáxias posteriores”, disse Lagos.

A equipe sugere que a disparidade pode existir porque as galáxias nascidas apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang ainda podem estar intimamente conectadas com o meio intergaláctico – o gás quente e a poeira existentes entre as galáxias.

Segundo a pesquisadora, as primeiras galáxias recebiam continuamente gás novo e puro de seus arredores, com o influxo de gás diluindo os elementos pesados dentro das galáxias, tornando-as menos concentradas.