O Telescópio Espacial James Webb detectou sinais espectrais em uma galáxia observada como era há 13,4 bilhões de anos. Os dados indicam a possível presença de estrelas da População III, a primeira geração formada após o Big Bang. Dois estudos independentes analisaram o mesmo sistema com métodos complementares e reforçaram a hipótese.
As evidências vêm de um objeto chamado Hebe, localizado perto da galáxia GN-z11. Os pesquisadores observaram emissões fortes de hélio duplamente ionizado sem detecção de elementos mais pesados. Esse padrão químico é consistente com estrelas formadas apenas de hidrogênio e hélio.
Detalhes da galáxia GN-z11
A galáxia GN-z11 está entre as mais distantes já observadas. Ela aparece como era cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang. O objeto Hebe fica a aproximadamente três quiloparsecs da galáxia principal.
As novas observações usaram o instrumento NIRSpec-IFU do James Webb com resolução mais alta. Os dados confirmaram uma linha de emissão de hélio que já havia sido sugerida em análises anteriores. Uma detecção independente de hidrogênio ionizado no mesmo local deu mais suporte aos resultados. A emissão de hélio aparece resolvida em dois componentes separados por cerca de 120 quilômetros por segundo.
Análise do gás primitivo
A equipe liderada por Roberto Maiolino, da Universidade de Cambridge, investigou o gás ao redor da galáxia. Os dados mostram um ambiente com composição quase exclusiva de hélio e ausência de metais. Esse tipo de gás é considerado primitivo e compatível com condições do Universo inicial.
Dentro do sistema, o objeto Hebe apresentou emissão intensa de hélio duplamente ionizado. Esse sinal exige fontes de radiação muito energéticas, como estrelas extremamente massivas e quentes. Os pesquisadores testaram outras explicações, incluindo buracos negros de colapso direto e estrelas Wolf-Rayet, mas esses cenários não explicaram bem todas as características observadas.
- Emissão confirmada de HeII λ1640 com largura equivalente superior a 20 angstroms
- Ausência de linhas de metais detectáveis na região
- Gás com composição química pouco evoluída
- Localização a cerca de 3 kpc da galáxia GN-z11
- Suporte de detecção independente de Hγ no mesmo ponto
Modelagem física do objeto Hebe
O segundo estudo, liderado por Elka Rusta, da Universidade de Florença, concentrou-se na modelagem física. A equipe avaliou quais cenários reproduzem melhor as linhas de emissão medidas. Os resultados indicam que estrelas da População III com massas entre 10 e 100 vezes a do Sol explicam as propriedades observadas.
Essa faixa de massa está de acordo com previsões teóricas para as primeiras estrelas. Os autores destacaram que o ambiente primitivo e a falta de elementos pesados reforçam a interpretação. Ainda assim, os pesquisadores enfatizaram que a descoberta exige mais observações para eliminar incertezas restantes.
Importância para o entendimento do Universo inicial
As estrelas da População III teriam surgido em um Universo composto basicamente por hidrogênio e hélio. Elas produziram os primeiros elementos mais pesados por meio de fusão nuclear. O estudo dessas estrelas ajuda a reconstruir como as primeiras estruturas cósmicas se formaram e como a composição química evoluiu ao longo do tempo.
As observações do James Webb permitiram acessar regiões do Universo que antes eram inacessíveis. A alta resolução dos instrumentos revelou detalhes espectrais em objetos muito antigos. Os dois estudos usaram abordagens diferentes nos mesmos dados e chegaram a conclusões convergentes sobre o objeto Hebe.
Próximos passos nas observações
Os autores de ambos os trabalhos indicaram que novas observações com o James Webb serão necessárias. O objetivo é confirmar de forma definitiva a natureza das emissões e validar a hipótese das estrelas primordiais. Equipes internacionais continuam a analisar o sistema GN-z11 e regiões próximas.
Os resultados foram publicados como preprints e estão em processo de revisão pela comunidade científica. Eles representam o indício mais forte até o momento para a existência observacional da População III.