O Telescópio Espacial James Webb identificou elementos químicos pesados sendo expelidos por galáxias apenas 500 milhões de anos após o Big Bang. A descoberta foi detalhada em um estudo publicado na revista científica Nature Astronomy na quinta-feira (24 de setembro de 2026), comprovando que elementos como carbono, oxigênio e silício já se espalhavam pelo meio intergaláctico quando o universo possuía somente 3% da idade atual.
A investigação foi conduzida por astrônomos do Observatório Steward da Universidade do Arizona, em Tucson, nos Estados Unidos. A equipe analisou dados colhidos pelo instrumento NIRSpec, o espectrógrafo de infravermelho próximo do observatório espacial, a partir de três galáxias primordiais cuja radiação viajou durante 13,3 bilhões de anos até alcançar os sensores em órbita.
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James Webb registra expulsão de matéria em alta velocidade
Os pesquisadores detectaram linhas de absorção desviadas para o azul no espectro ultravioleta das três estruturas estelares observadas. Na física astronômica, esse desvio espectral comprova de maneira direta que nuvens de gás enriquecidas com elementos mais pesados não estavam retidas no interior dos núcleos galácticos, mas sim sendo arremessadas para o espaço circundante em velocidades que variavam de 50 a 250 quilômetros por segundo.
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“Observamos que elementos pesados escaparam das galáxias muito, muito cedo no tempo cósmico. Não apenas as galáxias estavam produzindo esses elementos, mas também os dispersavam, possivelmente semeando outras galáxias”, declarou Yongda Zhu, pesquisador de pós-doutorado na Universidade do Arizona e primeiro autor do estudo, em tradução livre.
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Para explicar o mecanismo de propagação desses elementos no meio interestelar, Zhu recorreu a uma comparação direta com misturas de fluidos. “Pense nesses elementos, que se originaram das estrelas das galáxias, como corante alimentício pingado em um copo de água. A cor começa a se espalhar pela água e, de forma semelhante, esses elementos se espalharam”, afirmou o autor principal, em tradução livre.
Ciclo de bárions e estrelas de População III no universo jovem
O artigo científico, intitulado formalmente como “Early metal-enriched baryon cycling before the midpoint of cosmic reionization”, contou também com a liderança do astrônomo pesquisador Zhiyuan Ji. As observações somaram cerca de 30 horas de tempo de exposição espectroscópica e focalizaram galáxias situadas em uma faixa de redshift, o desvio para o vermelho provocado pela expansão cosmológica, calculada entre 7,2 e 9,3.
Em astrofísica, qualquer elemento químico mais pesado do que o hidrogênio e o hélio recebe a denominação de metal. O cosmos imediatamente posterior ao Big Bang continha apenas esses dois gases leves. A presença precoce de elementos mais pesados no espaço ao redor das galáxias indica que as estrelas pioneiras, classificadas como População III, sintetizaram materiais em seus núcleos por meio de fusão nuclear e explodiram em supernovas muito antes do que os modelos teóricos tradicionais previam.
Essa atividade intensa gerou o chamado ciclo de bárions, processo de ejeção, resfriamento e reciclagem de matéria entre as galáxias e o vácuo intergaláctico. A identificação dessa dinâmica antes mesmo da metade da Época da Reionização explica a razão de os telescópios modernos enfrentarem dificuldades para localizar estrelas virgens de População III, já que o ambiente cósmico foi contaminado quimicamente em etapas muito iniciais da história do cosmos.
Marcos da observação espacial e da divulgação do estudo
- Dezembro de 2021 — Lançamento do Telescópio Espacial James Webb ao espaço, desenvolvido em cooperação conjunta entre Nasa, Agência Espacial Europeia e Agência Espacial Canadense.
- 24 de setembro de 2026 — Publicação da pesquisa liderada pela Universidade do Arizona nas páginas da revista científica britânica Nature Astronomy.
- 27 de setembro de 2026 — Divulgação detalhada dos dados e das medições dos ventos galácticos para a comunidade internacional de astronomia.
Questões abertas sobre a extensão da dispersão química
Durante a Época da Reionização, a radiação ultravioleta emitida pelos primeiros aglomerados e corpos estelares transformou o hidrogênio atômico neutro do meio intergaláctico em plasma ionizado, dissipando o nevoeiro de gás e encerrando a chamada Idade das Trevas do cosmos. O estudo do Observatório Steward demonstra que essa etapa de iluminação veio acompanhada de uma transformação da composição química do espaço.
Apesar da comprovação observada nas três galáxias analisadas, a astrofísica ainda não confirmou se a dispersão precoce de elementos pesados aconteceu de maneira uniforme por todo o universo primitivo. Permanece em investigação se a liberação acelerada de carbono, oxigênio e silício foi uma característica comum a todo o cosmos jovem ou um fenômeno restrito às galáxias mais massivas e luminosas captadas pelo instrumento orbital.