James Webb identifica evidência surpreendente de estrelas gigantes logo após o Big Bang

Logo após o Big Bang, o Universo passou por uma etapa turbulenta marcada pela formação de estruturas extremamente energéticas. Agora, novas observações feitas com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) sugerem que esse período abrigou estrelas supermassivas, milhares de vezes maiores que o Sol, capazes de moldar a evolução das primeiras galáxias. A descoberta reacende uma das maiores questões da cosmologia: como surgiram tão cedo os buracos negros gigantes que vemos no Universo jovem? Para visualizar o impacto dessa revelação:

• Assinaturas químicas incomuns foram encontradas na galáxia GS 3073;
• O padrão indica a ação de estrelas com 1.000–10.000 massas solares;
• O trabalho foi publicado na The Astrophysical Journal Letters;
• O fenômeno ajuda a explicar a origem dos primeiros quasares.

Nitrogênio em excesso: a pegada química das primeiras estrelas gigantes

A pista decisiva veio da proporção desbalanceada entre nitrogênio e oxigênio em GS 3073. Essa combinação foge totalmente do que estrelas comuns conseguem produzir, sugerindo que objetos extremamente massivos queimavam hélio em seu núcleo e transportavam carbono para regiões externas, ativando o ciclo CNO, responsável por gerar grandes quantidades de nitrogênio. Esse processo envolve:

• Produção inicial de carbono durante a queima de hélio;
• Migração desse carbono para a camada onde o hidrogênio é consumido;
• Conversão do carbono em nitrogênio pelo ciclo CNO;
• Distribuição interna por convecção, enriquecendo toda a estrela;
• Liberação gradual desse material para o meio interestelar.

Com o tempo, essas estrelas liberavam nitrogênio suficiente para deixar uma “impressão digital” química perceptível bilhões de anos depois, exatamente o que o JWST detectou.

O destino dessas estrelas e o papel dos buracos negros iniciais

Segundo os modelos apresentados no novo estudo, assinado por Daniel Whalen, Devesh Nandal e colaboradores, essas estrelas não explodiam ao final da vida. Em vez disso, colapsavam diretamente em buracos negros massivos, que poderiam servir de sementes para os gigantes observados menos de um bilhão de anos após o surgimento do cosmos.

Curiosamente, GS 3073 abriga um buraco negro ativo, reforçando a hipótese de que ele seja o remanescente de uma dessas estrelas primitivas. Além disso, a assinatura química só se forma dentro de uma faixa estreita de massas estelares, o que indica um “ponto ideal” para esse tipo de enriquecimento.

Cada nova observação baseada no JWST amplia o entendimento sobre a chamada Idade das Trevas Cósmica, quando os primeiros elementos complexos começaram a surgir. A expectativa é que outras galáxias com excesso de nitrogênio sejam encontradas, consolidando a existência dessas estrelas monstruosas e aproximando a ciência de responder como o Universo construiu suas primeiras estruturas massivas.