O Telescópio Espacial James Webb (JWST) representa um salto monumental na nossa capacidade de observar os primeiros momentos do Universo. Lançado em dezembro de 2021, a implantação bem-sucedida do telescópio – particularmente o desdobramento do seu enorme escudo solar – marcou o início de uma era em que observar as primeiras estrelas já não é ficção científica, mas está ao nosso alcance.
O quebra-cabeça dos primeiros buracos negros
Uma das surpresas iniciais do JWST foi a descoberta de buracos negros supermassivos que existiam quando o universo tinha apenas 3% da sua idade atual. Estes buracos negros, alguns com uma massa superior a um milhão de vezes a do nosso Sol, representam um enigma significativo: como é que se formaram tão rapidamente? Uma teoria sugere que buracos negros mais pequenos, nascidos das mortes explosivas das primeiras estrelas (conhecidas como estrelas de População III), fundiram-se rapidamente sob a acção da gravidade para criar estes gigantes. No entanto, o prazo para este processo é apertado, levantando questões sobre os mecanismos que permitiram a coalescência de milhares de buracos negros mais pequenos em apenas algumas centenas de milhões de anos.
Estrelas da População III: A Primeira Luz do Universo
As estrelas da população III são a chave para responder a estas questões. Estas estrelas formaram-se num universo primordial composto quase inteiramente por hidrogénio e hélio, com apenas vestígios de outros elementos. Eram muito mais massivas do que as estrelas nascidas hoje, vivendo rapidamente e morrendo jovens em supernovas espetaculares. Estas explosões semearam o universo com elementos mais pesados – carbono, oxigénio, ferro – essenciais para a formação de planetas e de vida.
O desafio é que ninguém alguma vez observou directamente estas estrelas. A distância extrema e a expansão do universo dificultam a detecção, mas o JWST oferece uma solução.
Lente gravitacional: um microscópio cósmico
Para superar esse desafio, os astrônomos estão usando um fenômeno chamado lente gravitacional. Objetos massivos – como aglomerados de galáxias – curvam o próprio espaço, ampliando a luz de galáxias distantes atrás deles. Este efeito, previsto por Einstein, transforma essencialmente o universo num telescópio natural. Ao apontar o JWST para essas lentes, podemos atingir fatores de ampliação de até 10.000 em certas regiões, transformando efetivamente o observatório em um microscópio cósmico. Isso nos permite ver objetos que de outra forma seriam impossíveis de detectar.
Primeiros Vislumbres: Ícaro e Earendel
Nos últimos anos, os astrónomos já avistaram algumas das estrelas mais antigas de sempre. Em 2016, o Telescópio Espacial Hubble avistou “Ícaro”, a primeira estrela observada através deste método, situada a incríveis 200 vezes a distância de qualquer estrela anteriormente conhecida. Mais recentemente, em 2022, o JWST descobriu “Earendel”, uma estrela cinco vezes mais distante que Ícaro, que aparece como era quando o universo tinha apenas 7% da sua idade atual.
Estas descobertas sugerem que em breve poderemos observar diretamente a primeira geração de estrelas. No entanto, mesmo estas observações são instantâneos no tempo: vemos estas estrelas como eram há milhares de milhões de anos, e não como existem hoje.
Matéria escura e a busca por estruturas invisíveis
A luz destas estrelas antigas não revela apenas informações sobre a sua composição; também passa pelas estruturas invisíveis da matéria escura. A matéria escura constitui a grande maioria da matéria no universo, mas a sua natureza permanece desconhecida. Ao analisar como a luz das estrelas é distorcida, os astrónomos podem mapear a distribuição da matéria escura e testar teorias sobre a sua composição. Algumas observações recentes sugerem que a matéria escura pode formar estruturas com massas comparáveis às dos planetas, o que excluiria certos modelos de matéria escura.
O Futuro da Primeira Luz
A caça às estrelas da População III está a acelerar. O próximo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman examinará uma porção maior do céu, revelando milhares de novas lentes gravitacionais. O planeado Observatório de Mundos Habitáveis (HWO) promete capacidades ainda maiores, permitindo-nos potencialmente estudar estas estrelas antigas com detalhes sem precedentes.
Ao combinar o poder dos telescópios avançados com as lentes da própria natureza, estamos a entrar numa era dourada da astronomia. Observar as primeiras estrelas do universo não envolve apenas compreender o cosmos primitivo; trata-se de desvendar os mistérios fundamentais da matéria escura e as origens de tudo o que vemos hoje. As primeiras estrelas de dinossauros serão confirmadas em breve e iremos estudá-las com mais detalhes, revelando segredos que estão escondidos há bilhões de anos.
