O James Webb detectou carbono em uma pequena galáxia que vemos como existia apenas 350 milhões de anos após o Big Bang.
A detecção é notável porque não só é o carbono mais antigo conhecido, como também é a primeira vez que um elemento mais pesado que o hidrogénio ou o hélio – que os astrônomos chamam de “metais” – foi confirmado no Universo primitivo.
“Pesquisas anteriores sugeriam que o carbono começou formando-se em grandes quantidades relativamente tarde – cerca de bilhões de anos após o Big Bang”, disse Roberto Maiolino, do Instituto Kavli de Astronomia da Universidade de Cambridge, em Inglaterra, num comunicado.
“Mas descobrimos que o carbono se formou muito antes – pode até ser o metal mais antigo de todos”.
O hidrogênio e o hélio do universo nasceram na fornalha do Big Bang, mas, além de uma pitada adicional de lítio, todos os outros elementos tiveram que esperar para vir das estrelas.
As reações de fusão nuclear dentro dessas estrelas criam carbono, oxigênio, nitrogênio e assim por diante, enquanto a energia bruta de uma explosão de supernova pode criar muitos outros elementos, ainda mais pesados, assim como as fusões de estrelas de nêutrons.
Muitos destes elementos, particularmente o carbono, são cruciais para a formação dos planetas e da vida como a conhecemos, mas foram necessárias muitas gerações de estrelas para que carbono e outros metais suficientes se acumulassem para serem detectáveis a distâncias tão grandes e serem úteis na química cósmica.
No entanto, a deteção de carbono pelo James Webb na galáxia GS-z12 – que se encontra num desvio para o vermelho de 12,5, o que equivale a um tempo retrospetivo de 13,4 bilhões de anos – sugere que as estrelas viveram rapidamente durante os anos de formação do cosmos.
Muitas gerações devem ter surgido e desaparecido em rápida sucessão para acumular quantidades detectáveis de carbono em tão pouco tempo.
(O Big Bang ocorreu há cerca de 13,8 bilhões de anos.)
“Ficámos surpreendidos ao ver carbono tão cedo no Universo, uma vez que se pensava que as primeiras estrelas produziam muito mais oxigénio do que carbono”, disse Maiolino.
“Pensávamos que o carbono tinha sido enriquecido muito mais tarde, através de processos totalmente diferentes, mas o fato de ter surgido tão cedo diz-nos que as primeiras estrelas podem ter funcionado de forma muito diferente.” GS-z12 é uma galáxia compacta e de baixa massa em comparação com a nossa Via Láctea, mas é relativamente massiva para o período inicial em que a encontramos, uma era que era povoada por galáxias pequenas, mas de rápido crescimento.
“É apenas um embrião de uma galáxia quando a observamos, mas pode evoluir para algo bastante grande, mais ou menos do tamanho da Via Láctea”, disse Francesco D”Eugenio, do Instituto Kavli, que liderou a investigação.
A descoberta do carbono tão cedo altera potencialmente o que sabemos sobre o curso da química cósmica.
O carbono é um componente essencial dos grãos de poeira cósmica, que se aglomeram para construir objetos maiores – asteróides, estimativas planetárias e, finalmente, os próprios planetas.
Na verdade, acredita-se que a Terra foi formada principalmente a partir de objetos carbonáceos.
O carbono também é um componente vital da vida como a conhecemos.
“As primeiras estrelas são o Santo Graal da evolução química”, disse D”Eugenio.
“Uma vez que são feitas apenas de elementos primordiais [isto é, exclusivamente hidrogénio e hélio], comportam-se de forma muito diferente das estrelas modernas.
Ao estudar como e quando os primeiros metais se formaram no interior das estrelas, podemos definir um período de tempo para os primeiros passos no caminho.” que levou à formação da vida.” O espectrômetro de infravermelho próximo (NIRSpec) do James Webb, que detectou o carbono, também encontrou indícios de oxigênio e néon no GS-z12, mas são necessários mais dados para confirmar a existência desses elementos.
Embora o carbono em GS-z12 seja confirmado como o metal mais antigo, a galáxia pode não manter o recorde por muito tempo.
Os astrônomos que usaram o James Webb descobriram o que parece ser a galáxia com maior desvio para o vermelho descoberta até à data, com um desvio para o vermelho de 14,2, o que a coloca apenas 290 milhões de anos após o Big Bang.
A linha de absorção do oxigênio foi detectada em seu espectro, mas essa descoberta ainda precisa ser aprovada por meio de revisão por pares.
Depois de publicado em uma revista, esse se tornará o exemplo mais antigo de um elemento mais pesado que o hidrogênio ou o hélio.
De qualquer forma, a nova descoberta mostra que os elementos podiam ser produzidos em quantidades significativas no Universo primitivo e que, naquela altura, as estrelas viviam e morriam mais rapidamente do que os astrônomos imaginavam.
Além disso, a presença de carbono e oxigénio no Universo primitivo significa que os astrônomos e astrobiólogos talvez possam começar a falar sobre a existência de planetas e talvez de vida anterior no Universo também.
A descoberta de carbono no GS-z12 será publicada numa edição futura da Astronomy & Astrophysics, mas uma antevisão do artigo está disponível aqui.
Publicado em 11/06/2024 11h05
Artigo original: