Nosso estudo do universo começou com observação de estrelas.

Olhar para as estrelas conecta você a um legado de maravilhas e ciência que se estende por milhares de anos, em civilizações em todo o mundo. Embora o céu noturno definitivamente inspire temor, a astronomia precoce também foi prática — a agricultura de acordo com os solstícios e equinócios produziu melhores culturas, e mais alimentos alimentaram o crescimento da sociedade humana e da inovação.

Páginas do atlas de 1690, Firmamentum Sobiescianum sive Uranographia, de Johannes e Elisabetha Hevelius. Johannes é creditado com a identificação de sete novas constelações ainda reconhecidas hoje. Ele preferiu observar as estrelas sem a ajuda de um telescópio, e o fez com notável precisão. CRÉDITO: Cortesia do Observatório Naval dos Estados Unidos e do Escritório de Divulgação Pública do STScI.

Um sistema de reciclagem cósmica

Diagrama mostrando os ciclos de vida de estrelas solares e massivas. CRÉDITO: NASA e a Night Sky Network

Hoje sabemos que as estrelas são as fontes essenciais da matéria-prima no universo, reciclando e distribuindo os blocos elementares de tudo o que observamos: novas estrelas, nebulosas de gás e poeira, planetas e até humanos. Toda a vida na Terra contém o elemento carbono, e todo o carbono foi originalmente formado no núcleo de uma estrela.

As estrelas povoam o universo com elementos através de seu "ciclo de vida" — um processo contínuo de formação, queima de combustível e dispersão de material quando todo o combustível é usado. Estrelas diferentes tomam caminhos diferentes, no entanto, dependendo da matéria que elas contêm — sua massa. A massa de uma estrela depende de quanto gás hidrogênio é reunido pela gravidade durante sua formação. Nós medimos a massa de estrelas pela forma como elas se comparam com a "estrela-mãe" do nosso sistema, o Sol. As estrelas são consideradas de alta massa quando são cinco vezes ou mais massivas que o Sol.

Quando estrelas de alta massa não têm mais combustível para gerar energia externa, seus núcleos de ferro começam a entrar em colapso até que a pressão supera o impulso interno da gravidade e eles explodem em uma supernova espetacular, dispersando elementos no espaço para recombinar como futuras estrelas, planetas, asteroides, ou mesmo eventualmente a vida como nós.

Depois da supernova, estrelas massivas podem ir de duas maneiras. Se o remanescente da explosão for cerca de 1,4 a 3 vezes a massa do nosso sol, ele entrará em colapso em um núcleo muito pequeno e muito denso de nêutrons chamado estrela de nêutrons. Se o remanescente é mais de três vezes maior que o Sol, a gravidade sobrecarrega os nêutrons e a estrela entra em colapso completamente em um buraco negro — assim chamado porque a matéria dentro é tão compactada e a atração da gravidade é tão intensa que até mesmo a luz é atraída e não refletida, de modo que a área é "preta" ou inobservável.

Certamente é uma grande coisa aumentar a numerosa série de estrelas fixas anteriormente visíveis à visão sem ajuda, adicionando inúmeras outras que nunca foram vistas antes.

— Galileu Galilei

A Visão Ampla do Hubble de 'Mystic Mountain (HH 901)', pilares na Nebulosa de Carina, em luz visível e infravermelha. CRÉDITO: NASA, ESA e M. Livio e a Equipe de 20 anos do Hubble (STScI).

Apesar de mais de mil anos de astronomia, olhar para um céu estrelado ainda é inspirador, e alguns elementos do ciclo de vida das estrelas ainda estão envoltos em mistério — estrelas e planetas que os orbitam se formam juntos dentro de densas nuvens de poeira e gás que a luz visível não pode penetrar. É por isso que um telescópio espacial infravermelho de alta resolução como Webb é essencial para iluminar esta área da astronomia.

A luz infravermelha viaja através de nuvens densas de gás, e assim, detectando-a, Webb lançará luz sobre os processos inéditos de formação de sistemas planetários. Observando o processo de formação de estrelas e mundos muito diferente do nosso, começaremos a compreender a natureza única - ou não — de nossa casa no universo.

Os astrônomos também esperam que Webb revele mais sobre a estranha anã marrom, um estranho tipo de objeto cósmico que não é facilmente classificado como um planeta ou uma estrela, mas tem características de ambos. Como eles não são massivos o suficiente para gerar sua própria luz como uma estrela, as anãs marrons são quentes, mas fracas, tornando-as outro assunto ideal para estudar com os instrumentos infravermelhos de Webb.

Observar estágios de formação de estrelas e planetas pode ajudar a explicar como e por que algumas massas de matéria se tornam pequenas estrelas, outros planetas gigantes gasosos, e alguns se tornam anãs marrons.

Uma pergunta final sem resposta sobre o ciclo de vida das estrelas leva os astrônomos de volta ao início. Pelo que entendemos, cada ciclo tem que ter um começo, então como as primeiras gerações de estrelas se formaram, se não da nuvem de uma supernova anterior? Quanto as primeiras estrelas do universo se desviaram dos ciclos de vida que conhecemos hoje? Qual o papel dos buracos negros na evolução das primeiras estrelas individuais em grandes galáxias como a nossa Via Láctea?

Os instrumentos de Webb permitirão que os astrônomos observem este reino inexplorado no início do tempo e do espaço, a luz da qual é tão antiga que só é visível com instrumentos infravermelhos. Desta forma, Webb ajudará a preencher espaços em branco nos primeiros capítulos de nossa história, melhorando nossa compreensão de como o universo funciona através dos ciclos de vida das estrelas, e como chegamos onde estamos hoje.

Fonte: webbtelescope.org