O Telescópio Espacial James Webb identificou galáxias do Universo primitivo com quantidades de hélio muito superiores às previstas pelos modelos atuais de evolução cósmica. A descoberta, liderada por pesquisadores brasileiros, sugere que algumas regiões do Universo enriqueceram sua composição química mais rapidamente do que se imaginava, oferecendo novas pistas sobre a formação das primeiras estrelas e galáxias.

O estudo contou com pesquisadores da Universidade do Vale do Paraíba (Univap), com participação da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Os resultados foram publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Como os cientistas mediram o hélio nas galáxias

A equipe analisou 84 núcleos galácticos ativos (AGNs) utilizando observações obtidas pelo programa JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), realizado com o James Webb, além de dados já disponíveis na literatura científica.

Os AGNs são galáxias que abrigam buracos negros supermassivos em intensa atividade. À medida que grandes quantidades de matéria caem em direção ao buraco negro central, elas aquecem e emitem radiação intensa, permitindo aos astrônomos investigar a composição química dessas galáxias mesmo a bilhões de anos-luz da Terra.

Os pesquisadores estimaram as abundâncias de hélio e oxigênio e compararam objetos localizados em diferentes épocas da história do Universo.

Padrão inesperado surgiu nas galáxias mais antigas

A análise revelou uma tendência inesperada: quanto mais distante era a galáxia — e, portanto, quanto mais próxima dos primeiros bilhões de anos após o Big Bang — maior era sua abundância de hélio.

Ao mesmo tempo, os níveis de oxigênio seguiram o comportamento esperado pelos modelos de evolução estelar, aumentando gradualmente ao longo da história cósmica.

Segundo os pesquisadores, essa diferença indica que os processos responsáveis pelo enriquecimento químico das primeiras galáxias podem ter ocorrido de maneira mais intensa ou rápida do que se imaginava.

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O caso mais marcante foi o da galáxia ativa GOODS-S MediumHST-58850. A luz observada pelo James Webb deixou essa galáxia quando o Universo tinha cerca de 900 milhões de anos, menos de 7% de sua idade atual, estimada em aproximadamente 13,8 bilhões de anos.

Os cálculos indicam que ela possui uma abundância de hélio cerca de 4,4 vezes maior que a encontrada no Sol, utilizado como referência para a composição química da nossa vizinhança cósmica.

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O que o hélio revela sobre o Universo

O hélio é o segundo elemento mais abundante do Universo e foi produzido principalmente nos primeiros minutos após o Big Bang. Posteriormente, novas quantidades passaram a ser formadas no interior das estrelas, durante a fusão nuclear que transforma hidrogênio em hélio.

Por isso, medir a quantidade desse elemento em diferentes galáxias permite reconstruir parte da história da evolução química do Universo e compreender como ocorreram os primeiros episódios de formação estelar.

Segundo os autores, a presença de grandes quantidades de hélio em galáxias tão antigas reforça evidências obtidas recentemente pelo James Webb de que o Universo amadureceu mais rapidamente do que previam os modelos tradicionais.

Os resultados devem contribuir para o aperfeiçoamento das simulações sobre a formação das primeiras estrelas, galáxias e buracos negros, ajudando os astrônomos a compreender como o Cosmos evoluiu logo após o Big Bang.