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Hubble deteta a estrela mais distante alguma vez observada

O Telescópio Espacial Hubble da NASA atingiu um novo marco extraordinário ao detetar a luz de uma estrela que existiu nos primeiros mil milhões de anos após o nascimento do Universo no Big Bang. Trata-se da estrela individual mais distante até hoje observada.

Aproximação da região no céu, com 1/250 de grau de diâmetro, onde a gravidade de um aglomerado de galáxias em primeiro plano amplia milhares de vezes a estrela de fundo distante – Earendil. Créditos: NASA/ESA/Brian Welch (JHU)/Dan Coe (STScI)/Alyssa Pagan (STScI).

A descoberta é um grande salto no tempo em relação ao record anterior, que era o de uma estrela individual, detetada pelo Hubble em 2018 e que existiu quando o Universo tinha cerca de 4 mil milhões de anos, ou seja, 30% de sua idade atual, num momento a que os astrónomos se referem como um “desvio para o vermelho de 1,5”. Os cientistas usam a palavra redshift (desvio para o vermelho) porque, à medida que o Universo se expande, a luz dos objetos distantes é alongada ou “desviada” para comprimentos de onda mais longos e mais vermelhos enquanto viaja na nossa direção.

A estrela agora detetada está tão distante que a sua luz levou 12,9 mil milhões de anos para chegar à Terra, surgindo-nos tal como era quando o Universo tinha apenas 7% da idade atual, com um desvio para o vermelho de 6,2. Os mais pequenos objetos observados anteriormente a uma distância tão grande são enxames de estrelas, no interior de galáxias primitivas.

“No início, quase não acreditávamos, estava muito mais longe do que a anterior estrela mais distante e com maior desvio para o vermelho”, disse o astrónomo Brian Welch, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, principal autor do artigo que descreve a descoberta, publicado na revista Nature a 30 de março. A descoberta foi feita a partir de dados recolhidos durante o programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) do Hubble, dirigido por Dan Coe, do STScI (Space Telescope Science Institute) também em Baltimore, e que é coautor do artigo.

“Normalmente, a estas distâncias, as galáxias inteiras parecem pequenas manchas, onde se mistura a luz de milhões de estrelas”, disse Welch. “A galáxia que hospeda esta estrela foi ampliada e distorcida por lentes gravitacionais num longo crescente a que chamámos Arco do Amanhecer”.

Depois de estudar a galáxia em detalhe, Welch determinou que um dos elementos é uma estrela extremamente ampliada, a que deu o nome de Earendel, que significa “estrela da manhã” em inglês antigo. A descoberta promete abrir uma era inexplorada da formação estelar muito precoce.

“Earendel existiu há tanto tempo que pode não ter tido todas as matérias-primas das estrelas que hoje nos rodeiam”, explicou Welch. “O estudo de Earendel abre uma janela para uma era do Universo com a qual não estamos familiarizados, mas que levou a tudo aquilo que conhecemos. É como se estivéssemos a ler um livro muito interessante, mas tínhamos começado pelo segundo capítulo e agora teremos a oportunidade de saber como tudo começou”, disse Welch.

Quando as estrelas se alinham

A equipa de investigação estima que Earendel tem pelo menos 50 vezes a massa do Sol e que é milhões de vezes mais brilhante, rivalizando com as estrelas mais massivas conhecidas. Mas mesmo uma estrela tão brilhante e de tão grande massa seria impossível de se ver a esta enorme distância sem a ajuda da ampliação natural produzida por um enorme aglomerado de galáxias, WHL0137-08, que se encontra entre nós e Earendel. A massa do aglomerado de galáxias distorce o tecido do espaço, criando uma poderosa lupa natural que deforma e amplifica enormemente a luz dos objetos distantes que estão atrás.

Detalhe que destaca a posição da estrela Earendel ao longo de uma ondulação no espaço-tempo (linha a pontilhado) que a amplia e torna possível que a estrela seja detetada a uma tão grande distância – quase 13 mil-milhões de anos-luz. Também se indica um enxame de estrelas que se reflete em ambos os lados da linha de ampliação. A distorção e ampliação são criadas pela massa de um enorme aglomerado de galáxias localizado entre o Hubble e Earendel. A massa do aglomerado de galáxias é tão grande que distorce o tecido do espaço, e olhar através deste espaço é como olhar através de uma lupa – ao longo da borda da lente, a aparência dos objetos do lado de lá é distorcida ao mesmo tempo que é ampliada. Créditos: Ciência: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); procesamento de imagens: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI).

Graças ao raro alinhamento com o aglomerado de galáxias que serve de lente, a estrela Earendel aparece diretamente sobre uma ondulação no tecido do espaço, ou muito perto dela. Esta ondulação, definida em óptica como uma “cáustica”, proporciona ampliação e brilho máximos. O efeito é análogo ao da superfície ondulada de uma piscina que cria padrões de luz brilhantes no fundo da piscina num dia de sol. As ondulações à superfície atuam como lentes e focam a luz solar para o brilho máximo no fundo da piscina.

Esta cáustica faz com que a estrela Earendel se destaque do brilho geral da sua galáxia de origem. O seu brilho é ampliado mil vezes ou mais. Neste ponto, os astrónomos não podem determinar se Earendel é uma estrela binária, embora a maioria das estrelas massivas tenha pelo menos uma estrela companheira mais pequena.

Confirmação com o Webb

Os astrónomos esperam que Earendel permaneça muito ampliada nos próximos anos. Será observada pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA. A alta sensibilidade do Webb para a luz infravermelha é necessária para sabermos mais sobre esta estrela, uma vez que a sua luz é alongada (redshift) para comprimentos de onda infravermelhos mais longos devido à expansão do Universo.

“Com o Webb, esperamos poder confirmar que Earendel é de facto uma estrela, bem como medir o seu brilho e temperatura”, disse Coe. Estes detalhes irão permitir apurar melhor o seu tipo e a sua fase no ciclo de vida estelar. “Esperamos também descobrir que a galáxia em que se insere não tem elementos pesados que se formam nas gerações posteriores de estrelas. Isto indicará que Earendel é uma estrela rara, massiva e pobre em metais”, disse Coe.

A composição de Earendel será de grande interesse para os astrónomos, porque se formou antes do Universo ter sido preenchido com elementos pesados produzidos por sucessivas gerações de estrelas massivas. Se os estudos de acompanhamento descobrirem que Earendel é composta apenas por hidrogénio e hélio primordiais, será a primeira evidência das lendárias estrelas da População III, que se supõe serem as primeiras estrelas nascidas após o Big Bang. Embora esta probabilidade seja pequena, Welch admite que é sedutora.

“Com o Webb, poderemos ver estrelas ainda mais distantes que Earendel, o que será muito emocionante”, disse Welch. “Iremos tão atrás quanto pudermos. Eu adoraria ver o Webb a quebrar o record de distância de Earendel.”

Créditos: NASA’s Goddard Space Flight Center, Lead Producer: Paul Morris.

 

Fonte da notícia: NASA

Tradução: Teresa Direitinho

 

Record Broken: Hubble Spots Farthest Star Ever Seen

NASA’s Hubble Space Telescope has established an extraordinary new benchmark: detecting the light of a star that existed within the first billion years after the universe’s birth in the big bang – the farthest individual star ever seen to date.

Closeup of the region on the sky, 1/250 of a degree across, where the gravity of a foreground cluster of galaxies magnifies the distant background star( nicknamed Earendil) thousands of times. Credit: NASA/ESA/Brian Welch (JHU)/Dan Coe (STScI)/Alyssa Pagan (STScI).

The find is a huge leap further back in time from the previous single-star record holder; detected by Hubble in 2018. That star existed when the universe was about 4 billion years old, or 30 percent of its current age, at a time that astronomers refer to as “redshift 1.5.” Scientists use the word “redshift” because as the universe expands, light from distant objects is stretched or “shifted” to longer, redder wavelengths as it travels toward us. […] Read the original article at NASA.

 

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