O Gran Telescopio Canarias encontra a "impressão digital fossilizada" das primeiras estrelas do Universo em uma galáxia vizinha.

Indícios das primeiras estrelas podem estar escondidos muito mais perto de casa do que se imagina. Uma equipe internacional liderada pelo Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) detectou potenciais traços químicos das primeiras estrelas do Universo em uma galáxia vizinha. O cenário dessa descoberta é a NGC 1277 , uma galáxia "relíquia" bem conhecida .

Ilustração da "cápsula do tempo cósmica" NGC 1277, mostrando sua forte assinatura de silício, um indicador chave do potencial registro fóssil das primeiras estrelas do Universo (População III). Crédito: Gabriel Pérez Díaz (IAC)

Enquanto as galáxias comuns crescem e se transformam ao longo de sua história, fundindo-se com outras, esse sistema compacto formou a maior parte de suas estrelas muito rapidamente no início do Universo e ficou congelado no tempo. Agindo como uma cápsula do tempo cósmica, essa galáxia é perfeita para decifrar, da Terra, o mesmo tipo de galáxias primitivas que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) está descobrindo atualmente nos confins do Universo. 

Utilizando o instrumento EMIR do Gran Telescopio de Canarias (GTC) — o maior telescópio óptico-infravermelho do mundo —, no Observatório Roque de los Muchachos (La Palma), a equipe captou um sinal químico de silício excepcionalmente intenso nesta galáxia. 

"A luz infravermelha nos permite identificar elementos químicos muito difíceis de estudar com outros tipos de observações. Em NGC 1277, encontramos uma quantidade de silício muito maior do que a observada em qualquer outra galáxia até o momento. Essa composição peculiar sugere que a galáxia preserva vestígios de algumas das primeiras gerações de estrelas ", explica Elham Eftekhari , autora principal do estudo, que realizou este trabalho durante seu pós-doutorado no IAC e atualmente trabalha no Observatório de Leiden.

Normalmente, o silício e o magnésio se formam dentro de estrelas massivas e se dispersam 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. Essa anomalia indica que o gás foi enriquecido pelas primeiras estrelas massivas do cosmos: as estrelas da População III , que produziram os primeiros elementos pesados ​​da história ao explodirem.

" Não estamos observando diretamente as primeiras estrelas, que desapareceram bilhões de anos atrás. O que estamos vendo é uma possível assinatura química que essas estrelas primitivas muito massivas deixaram para trás nas gerações subsequentes de estrelas ", observa Alexandre Vazdekis , coautor do estudo e pesquisador do IAC. 

É precisamente isso que torna essas cápsulas do tempo, galáxias relíquias, laboratórios tão poderosos. Enquanto o JWST tenta buscar galáxias primitivas nos cantos mais distantes do Cosmos, o GTC prova que podemos estudar essa mesma infância cósmica bem ao nosso lado, em alta definição. " A NGC 1277 é única porque formou a maior parte de suas estrelas em um estágio muito inicial da história do Universo e depois evoluiu quase passivamente. Enquanto outras galáxias normais apagaram suas assinaturas químicas originais ao se misturarem com outras, a NGC 1277 conseguiu preservar esse excesso de silício intacto , atuando como o registro fóssil da infância do Universo", enfatiza Anna Ferré-Mateu , coautora do estudo e pesquisadora do IAC. 

Detectar sinais químicos tão sutis exige extrema precisão, algo que só os telescópios terrestres mais potentes, como o GTC, conseguem. " Este resultado foi possível graças a observações de alta qualidade feitas 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 galáxia relíquia massiva, tornando-se a chave para a compreensão dos primeiros passos da formação de galáxias ", afirma Michael Beasley , também coautor do estudo e pesquisador do IAC.

Para explicar esse excesso de silício, os cientistas apontam para supernovas de instabilidade de pares , explosões teóricas que destruíram completamente as estrelas mais massivas do Universo primitivo. Embora essa teoria seja a que melhor se ajusta aos dados, a equipe observa que outras vias de enriquecimento associadas a estrelas muito massivas também podem ter contribuído para essa composição química. 

Essa descoberta abre um novo caminho para o estudo das primeiras gerações de estrelas sem sair do nosso Universo próximo, revelando pistas importantes sobre como as primeiras galáxias se formaram. Além disso, a descoberta fornece um roteiro valioso para o Telescópio Espacial James Webb, que agora pode procurar essas mesmas marcas químicas nas galáxias mais distantes do Universo.

Iac.es