James Webb captura supernova mais antiga e revela origem das primeiras estrelas

O Telescópio Espacial James Webb capturou a luz de uma estrela gigantesca que explodiu cerca de um bilhão de anos após o nascimento do universo, oferecendo novos insights sobre o nascimento e a morte das primeiras estrelas.

Estudo da supernova SN Eos: um vislumbre do universo jovem

Astrônomos observaram uma enorme estrela explodindo pouco depois de o universo emergir da era conhecida como as “idades das trevas cósmicas”, iluminando como as primeiras estrelas se formaram e morreram.

Quando estrelas esgotam seu combustível e explodem, produzem um forte clarão chamado supernova. Embora as supernovas possam ser extremamente brilhantes no universo local, a luz de estrelas explodindo no universo primordial pode levar bilhões de anos para alcançar a Terra, chegando muito apagada para ser detectada.

Geralmente, astrônomos conseguem ver supernovas muito distantes apenas em casos especiais, como as supernovas tipo Ic, que são núcleos estelares que perderam suas camadas externas de gás e emitem explosões brilhantes de raios gama. Já as supernovas tipo II, mais comuns e que resultam da explosão de estrelas massivas que esgotaram seu combustível, tipicamente são muito tênues para serem observadas a grandes distâncias.

Descoberta da supernova SN Eos pelo JWST

David Coulter, da Johns Hopkins University, em Baltimore, e sua equipe detectaram uma supernova tipo II chamada SN Eos que ocorreu quando o universo tinha apenas um bilhão de anos, utilizando o Telescópio Espacial James Webb.

Essa explosão estelar foi favorecida por estar posicionada atrás de um enorme aglomerado de galáxias cuja gravidade intensa atuou como lente gravitacional, ampliando a luz da supernova e tornando-a dezenas de vezes mais brilhante do que normalmente apareceria, facilitando seu estudo detalhado.

Os pesquisadores analisaram o espectro da luz emitida pela SN Eos, confirmando que ela é a supernova mais antiga já identificada por espectroscopia. Os dados indicam claramente que a supernova é do tipo II, evidenciando sua origem em uma estrela massiva.

Além disso, a estrela que originou a SN Eos possuía quantidades muito baixas de elementos além de hidrogênio e hélio – menos de 10% dos níveis encontrados em nosso Sol. Essa composição é consistente com a aparência do universo inicial, quando poucas gerações de estrelas tinham se formado e morrido, ainda sem produzir elementos mais pesados.

Implicações para o estudo das primeiras estrelas

“Isso nos revela imediatamente o tipo de população estelar em que essa estrela explodiu”, comenta Or Graur, da University of Portsmouth, Reino Unido. “Estrelas de alta massa explodem muito rápido após seu nascimento. Em termos cosmológicos, cerca de um milhão de anos, o que é praticamente nada. Portanto, elas oferecem pistas sobre a formação estelar ativa naquela galáxia.”

Graur destaca que a descoberta ocorreu somente algumas centenas de milhões de anos após a época da reionização, quando a luz das primeiras estrelas começou a remover elétrons do hidrogênio neutro, que bloqueava a radiação, transformando-o em hidrogênio ionizado e transparente. Antes disso, o universo era opaco, tornando a SN Eos uma supernova em uma das maiores distâncias já observadas.

Para Matt Nicholl, da Queen’s University Belfast, Reino Unido, observar uma estrela individual a essa distância com dados tão detalhados é inédito: “Estamos vendo essa estrela isolada com uma nitidez impressionante, em uma distância onde nunca tínhamos observado uma supernova isolada, e os dados permitem concluir que essas estrelas são diferentes da maioria das do universo local.”