O Telescópio Espacial James Webb determinou que a formação de estrelas de baixa massa na galáxia anã ultratênue Boötes I segue exatamente a mesma distribuição observada na Via Láctea. O resultado confirma que os processos físicos fundamentais que governam a criação de astros pequenos permaneceram inalterados desde o primeiro bilhão de anos do universo.

A pesquisa, publicada na quinta-feira, 1 de outubro de 2026, no periódico científico The Astrophysical Journal, utilizou observações feitas pela câmera de infravermelho próximo NIRCam para medir diretamente a chamada Função de Massa Inicial na galáxia fóssil. Astrônomos liderados por Keyi Ding, pesquisadora do Departamento de Astronomia da Universidade de Maryland, alcançaram um patamar inédito ao registrar estrelas individuais com até 0,15 massa solar, o equivalente a cerca de 150 vezes a massa de Júpiter. A distribuição obtida revelou uma massa característica de pico em 0,18 ± 0,02 massa solar e largura de 0,56 ± 0,06, valores compatíveis dentro da margem de 68% de confiança com os parâmetros da Via Láctea catalogados pelo astrofísico Gilles Chabrier, que marcam 0,20 massa solar e dispersão de 0,55.

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Boötes I e as medições da câmera NIRCam do telescópio

As observações espaciais integradas ao programa científico PID 3849 somaram 18.896,715 segundos de tempo total de exposição, o que corresponde a aproximadamente 5,25 horas de registros contínuos. A equipe combinou dois filtros ópticos distintos para separar as fontes estelares legítimas da galáxia anã das galáxias distantes de fundo e dos ruídos instrumentais, gerando um catálogo inicial com mais de 1,3 milhão de detecções.

Depois de aplicar filtros rígidos de nitidez, separação espacial e relação sinal-ruído, os cientistas isolaram 11.046 estrelas candidatas a membros da galáxia Boötes I. Para atestar a precisão das contagens, o grupo desenvolveu simulações empíricas com a injeção de 1,2 milhão de estrelas artificiais nas imagens originais, permitindo calcular os níveis exatos de perda por incompletude e distorção em magnitudes fracas.

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Números e parâmetros do estudo publicado na The Astrophysical Journal

• Tempo de observação no telescópio: 18.896,715 segundos (5,25 horas de exposição com a câmera NIRCam)
• Distância de Boötes I em relação à Terra: 212 mil anos-luz (65 quiloparsecs)
• População estelar catalogada: 11.046 estrelas candidatas isoladas no diagrama cor-magnitude
• Limite inferior de detecção direta: 0,15 massa solar
• Massa característica calculada para Boötes I: 0,18 ± 0,02 massa solar
• Diferença química em relação ao Sol: cerca de 250 vezes menos ferro ([Fe/H] ≈ -2,4)

Histórico das teorias de massa estelar desde Edwin Salpeter em 1955

A Função de Massa Inicial foi formulada pela primeira vez pelo astrofísico Edwin Salpeter em 1955, descrevendo a proporção de estrelas criadas em diferentes faixas de tamanho através de uma lei de potência matemática com inclinação de -2,35. Ao longo de décadas, os modelos teóricos previram que galáxias primitivas quase destituídas de elementos pesados gerariam menos estrelas pequenas, já que a carência de poeira e metais dificultaria o resfriamento térmico das nuvens de gás, exigindo massas maiores para desencadear o colapso gravitacional.

As tentativas anteriores conduzidas com o Telescópio Espacial Hubble não conseguiam ultrapassar o patamar de 0,3 massa solar em sistemas extragalácticos antigos, o que impedia comprovar se a curva apresentava um declínio real ou continuava crescendo linearmente. O novo levantamento do James Webb

descartou a lei de potência clássica de Salpeter para Boötes I com nível de confiança estatística de 99%, encontrando uma inclinação de -1,60 ± 0,04 em vez de -2,35, comprovando que a distribuição desacelera e forma um morro característico nas faixas mais tênues.

Algoritmo Starwave e a comparação com a Via Láctea

Para interpretar os dados fotométricos sem depender de aproximações analíticas convencionais, os pesquisadores criaram o algoritmo de código aberto Starwave. O software foi concebido pelo astrônomo Mario Gennaro, do Space Telescope Science Institute, em colaboração com Keyi Ding e o pesquisador Vedant Chandra, da Universidade Harvard. A ferramenta emprega inferência baseada em simulação combinada a redes neurais artificiais para sintetizar populações estelares completas e confrontá-las diretamente com as imagens observadas.

Os testes de convergência do sistema demonstraram que o modelo log-normal representou o céu observado com precisão superior à lei de potência pura em todos os cenários analisados. O professor Massimo Ricotti, astrofísico da Universidade de Maryland e coautor do artigo, já havia estabelecido que Boötes I encerrou sua atividade de formação estelar há mais de 12 bilhões de anos devido à radiação da época da reionização, preservando a composição primordial quase congelada no tempo.

“Tratando Boötes I como uma relíquia local análoga a uma galáxia de alto desvio para o vermelho com massa estelar de até cem mil massas solares em z maior ou igual a 6, nossos resultados fornecem evidências para a universalidade da Função de Massa Inicial em ambientes locais e de alto desvio para o vermelho”, registraram Keyi Ding e os demais autores no texto científico, em tradução livre.

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“Nossos parâmetros de melhor ajuste para a lei de potência quebrada e a função log-normal da Função de Massa Inicial são consistentes com a Via Láctea dentro do nível de confiança de 68%, fornecendo evidências de que a formação estelar em metalicidades tão baixas quanto [Fe/H] aproximadamente −2,4 segue uma Função de Massa Inicial similar à da Via Láctea”, concluiu a equipe na publicação oficial, em tradução livre.

Próximos passos e limites da universalidade estelar

Apesar da confirmação em Boötes I, a astrofísica ainda não determinou se a invariância da Função de Massa Inicial se mantém em galáxias com concentrações metálicas ainda menores, em patamares onde a proporção de ferro em relação ao hidrogênio fique abaixo de -3. Também não se sabe se outras galáxias anãs ultratênues conhecidas, como Hércules e Coma Berenices, apresentarão os mesmos parâmetros de distribuição estelar de baixa massa quando forem analisadas com o mesmo detalhamento.

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A confirmação definitiva sobre a existência de uma regra única de criação estelar em todo o universo dependerá de novas campanhas de observação profunda com o Telescópio Espacial James Webb direcionadas a esses outros sistemas remanescentes.