Pistas sobre as primeiras estrelas podem estar escondidas muito mais perto de nós do que se esperava. Uma equipa internacional liderada pelo IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) detetou potenciais traços químicos das primeiras estrelas do Universo numa galáxia vizinha. O cenário desta descoberta é NGC 1277, uma conhecida "relíquia" galáctica. Ao passo que as galáxias normais crescem e se transformam ao fundirem-se com outras ao longo da sua história, este sistema compacto formou a maioria das suas estrelas muito rapidamente no Universo primitivo e ficou congelado no tempo. Funcionando como uma cápsula cósmica do tempo, esta galáxia é perfeita para decifrar, a partir da Terra, o mesmo tipo de galáxias primitivas que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) está atualmente a descobrir nos confins do Universo.

Utilizando o instrumento EMIR no GTC (Gran Telescopio de Canarias) - o maior telescópio ótico-infravermelho do mundo -, no Observatório Roque de los Muchachos (La Palma), a equipa captou um sinal químico de silício invulgarmente intenso nesta galáxia. "A luz infravermelha permite-nos identificar elementos químicos que são muito difíceis de estudar com outros tipos de observações. Em NGC 1277, encontrámos uma quantidade de silício muito superior à que foi observada em qualquer outra galáxia até agora. Esta composição peculiar sugere que a galáxia preserva traços de algumas das primeiras gerações de estrelas", explica Elham Eftekhari, autora principal do estudo, que realizou este trabalho durante a sua fase de pós-doutoramento no IAC e que atualmente trabalha no Observatório de Leiden.

Normalmente, o silício e o magnésio formam-se no interior de estrelas massivas e espalham-se pelo espaço em proporções semelhantes quando essas estrelas morrem e explodem como supernovas. No entanto, nesta galáxia, os níveis de silício disparam em comparação com os de magnésio. Esta anomalia indica que o gás foi enriquecido pelas primeiras estrelas massivas do cosmos: estrelas da População III, que produziram os primeiros elementos pesados da história ao explodirem. "Não estamos a observar diretamente as primeiras estrelas, que desapareceram há milhares de milhões de anos. O que estamos a ver é uma potencial 'impressão digital' química que estas estrelas primitivas e muito massivas deixaram nas gerações subsequentes de estrelas", observa Alexandre Vazdekis, coautor do estudo e investigador do IAC.

É precisamente isto que torna estas cápsulas do tempo, as relíquias galácticas, em laboratórios tão poderosos. Enquanto o JWST tenta procurar galáxias primitivas nos recantos mais distantes do cosmos, o GTC prova que podemos estudar essa mesma infância cósmica mesmo ao nosso lado, em alta-definição. "NGC 1277 é única porque formou a maioria das suas estrelas numa fase muito precoce da história do Universo e, depois, evoluiu de forma quase passiva. Enquanto outras galáxias normais apagaram as suas assinaturas químicas originais ao misturarem-se com outras, NGC 1277 conseguiu preservar intacto esse excesso de silício, funcionando como um registo fóssil da infância do Universo", salienta Anna Ferré-Mateu, coautora do estudo e investigadora do IAC.

A deteção destes sinais químicos tão subtis requer uma precisão extrema que só está ao alcance dos telescópios terrestres mais potentes, como o GTC. "Este resultado foi possível graças a observações de alta qualidade realizadas com o GTC de 10,4 metros. Os dados no infravermelho próximo abriram uma janela para a composição química detalhada de um dos melhores exemplos de uma massiva relíquia galáctica, tornando-se a chave para compreender os primeiros passos da formação das galáxias", afirma Michael Beasley, também coautor do estudo e investigador do IAC. Para explicar este excesso de silício, os cientistas apontam para as supernovas por instabilidade de pares, explosões teóricas que destruíram completamente as estrelas mais massivas do Universo primitivo. Embora esta teoria seja a que melhor se ajusta aos dados, a equipa observa que outras vias de enriquecimento associadas a estrelas muito massivas também poderiam ter contribuído para esta composição química.

Esta descoberta abre uma nova via para o estudo das primeiras gerações de estrelas sem sairmos do nosso Universo próximo, revelando pistas fundamentais sobre a formação das primeiras galáxias. Além disso, a descoberta fornece um valioso roteiro para o Telescópio Espacial James Webb, que pode agora procurar estas mesmas pegadas químicas nas galáxias mais distantes do Universo.

// IAC (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv)

Quer saber mais?

NGC 1277:
Wikipedia

Estrelas da População III:
STScI
Wikipedia

Supernova por instabilidade de pares:
Wikipedia

GTC (Gran Telescopio Canarias):
Página principal
Wikipedia
EMIR (Espectrógrafo Multiobjeto Infra-Rojo)