JWST encontra carbono inesperadamente jovem

Mar 05, 2024

Este talco para bebês do espaço sideral é inesperadamente rico em carbono.

Por Jon Kelvey | Publicado em 19 de julho de 2023 às 11h30 EDT

O universo é um lugar empoeirado. As partículas cósmicas podem variar desde o tamanho de uma única molécula grande até um pouco maior que um grão de areia terrestre, e podem acumular-se em nuvens ondulantes com anos-luz de largura. O entendimento científico geral era que a poeira se acumula gradualmente, produzida por estrelas e supernovas ao longo de centenas de milhões de anos. A poeira é geralmente um elemento fixo de galáxias maduras, ou assim pensavam os astrônomos.

Mas num novo artigo publicado quarta-feira na revista Nature, os astrónomos encontraram um tipo específico de poeira cósmica, rica em carbono, em jovens galáxias distantes, apenas 800 milhões de anos após o Big Bang. Essa acumulação aconteceu muito antes do que as atuais teorias de formação de poeira sugerem ser possível. É uma descoberta que pode mudar a forma como os astrónomos entendem a criação de estrelas e a evolução das galáxias no universo primitivo e, em última análise, como esse jovem universo se transformou no cosmos que conhecemos hoje.

Durante muito tempo, os astrônomos trataram a matéria cósmica da mesma forma que vemos um coelhinho de poeira debaixo do sofá: como um incômodo. Os cientistas tentaram olhar além das grandes nuvens de poeira cósmica, tratadas mais como obstáculos do que como objetos de estudo em si. “A maneira como a maioria dos astrônomos interage com ela é que [a poeira] na verdade absorve grande parte da luz que estamos tentando observar”, diz o principal autor do estudo, Joris Witstok, pesquisador de pós-doutorado no Instituto Kavli de Cosmologia em Cambridge. no Reino Unido.

Mas isso mudou nos últimos anos, graças a observatórios como o Telescópio Espacial James Webb da NASA, que utiliza luz infravermelha para ver através das nuvens. Os cientistas também passaram a apreciar a própria poeira, percebendo que estas pequenas partículas de carbono, silício e outras matérias são responsáveis ​​por processos em grande escala no Universo, como a formação de novas estrelas.

“Por exemplo, na Via Láctea, temos estes locais onde novas estrelas se formam e são muito poeirentas”, diz Witstok. “Existem grandes nuvens de gás e poeira e a poeira realmente ajuda a permitir que o gás esfrie e se contraia e, portanto, forme novas estrelas.”

[Relacionado: 5.000 toneladas de antiga 'poeira extraterrestre' caem na Terra a cada ano]

Não é que o universo primitivo fosse isento de poeira. Estudos anteriores encontraram grandes quantidades de poeira em galáxias no início do Universo, de acordo com Witstok. Os astrónomos estão interessados ​​nesta poeira primitiva porque representa o momento em que as estrelas começaram a produzir alguns dos primeiros elementos mais pesados ​​que o hidrogénio.

“As primeiras estrelas começaram a converter hidrogénio em hélio, que era a única coisa que existia no início, em elementos mais pesados ​​como carbono e oxigénio”, diz Witstok.

Grandes estrelas primordiais podem ter expelido grandes quantidades de poeira, feita destes elementos mais pesados, no final dos seus ciclos de vida, ou durante explosões de supernovas à medida que morriam.

Mas estudos anteriores não tinham conseguido detectar poeira carbonácea – o que significa que é rica em carbono – numa época tão precoce.

“O que é realmente uma descoberta nova aqui é que somos capazes de identificar o tipo de grãos de poeira que estamos vendo”, diz Witstok. “O que conseguimos dizer é que há algo produzindo, especificamente, esses grãos de pó de carbono em uma escala de tempo muito curta. E é aí que reside a surpresa.”

Observações espectrográficas de poeira mais próxima da Terra, dentro da galáxia Via Láctea, tornaram esta descoberta possível. A espectroscopia divide a luz em um espectro e procura sinais reveladores de luz absorvida em certos comprimentos de onda associados a diferentes elementos e compostos – como se fosse a leitura de um arco-íris único.

A poeira carbonácea produz uma “saliência” espectroscópica em um comprimento de onda de 217,5 nanômetros, um comprimento de onda que a coloca na porção ultravioleta do espectro. Pelo menos, esse é o comprimento de onda da luz que saiu da sua galáxia natal há bilhões de anos.