Novos resultados do Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA sugerem que a formação das primeiras estrelas e galáxias no início do Universo ocorreu mais cedo do que se pensava. Uma equipe europeia de astrônomos não encontrou evidências da primeira geração de estrelas, conhecidas como estrelas da População III, desde quando o Universo tinha apenas 500 milhões de anos.

A exploração das primeiras galáxias permanece um desafio significativo na astronomia moderna. Não sabemos quando ou como as primeiras estrelas e galáxias do Universo se formaram. Essas questões podem ser respondidas com o Telescópio Espacial Hubble por meio de observações de imagens profundas. O Hubble permite que os astrônomos vejam o Universo até 500 milhões de anos após o Big Bang.

Uma equipe de pesquisadores europeus, liderado por Rachana Bhatawdekar da Agência Espacial Europeia, começou a estudar a primeira geração de estrelas no início do Universo. Conhecidas como estrelas da População III, essas estrelas foram forjadas a partir do material primordial que emergiu do Big Bang. As estrelas da população III devem ter sido feitas exclusivamente de hidrogênio, hélio e lítio, os únicos elementos que existiam antes dos processos nos núcleos dessas estrelas poderiam criar elementos mais pesados, como oxigênio, azoto, carbono e ferro.

Bhatawdekar e sua equipe investigaram o Universo inicial de cerca de 500 milhões a 1 bilhão de anos após o Big Bang estudando o cluster MACSJ0416 e seu campo paralelo com o Telescópio Espacial Hubble (com dados de apoio do Telescópio Espacial Spitzer da NASA e do Very Large terrestre Telescópio do Observatório Europeu do Sul). "Não encontramos evidências dessas estrelas de População III de primeira geração neste intervalo de tempo cósmico", disse Bhatawdekar sobre os novos resultados.

O resultado foi alcançado usando Wide Field Camera 3 do Telescópio Espacial Hubble e Advanced Camera for Surveys, como parte do programa Hubble Frontier Fields. Este programa (que observou seis aglomerados de galáxias distantes de 2012 a 2017) produziu as observações mais profundas já feitas de aglomerados de galáxias e as galáxias localizadas atrás deles, que foram ampliadas pelo efeito de lentes gravitacionais, revelando assim galáxias 10 a 100 vezes mais fracas do que qualquer outra observada anteriormente. As massas dos aglomerados de galáxias em primeiro plano são grandes o suficiente para dobrar e ampliar a luz dos objetos mais distantes atrás deles. Isso permite que o Hubble use essas lentes de aumento cósmicas para estudar objetos que estão além de suas capacidades operacionais nominais.

Bhatawdekar e sua equipe desenvolveram uma nova técnica que remove a luz das galáxias brilhantes do primeiro plano que constituem essas lentes gravitacionais. Isso permitiu que eles descobrissem galáxias com massas menores do que já observado com o Hubble, a uma distância correspondente a quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos. Neste ponto do tempo cósmico, a falta de evidências de populações estelares exóticas e a identificação de muitas galáxias de baixa massa apóia a sugestão de que essas galáxias são as candidatas mais prováveis ​​para a reionização do Universo. Este período de reionização no Universo inicial é quando o meio intergaláctico neutro foi ionizado pelas primeiras estrelas e galáxias.

"Esses resultados têm profundas consequências astrofísicas, pois mostram que as galáxias devem ter se formado muito antes do que pensávamos, "disse Bhatawdekar." Isso também apóia fortemente a ideia de que galáxias de baixa massa / fracas no início do Universo são responsáveis ​​pela reionização. "

Esses resultados também sugerem que a formação mais antiga de estrelas e galáxias ocorreu muito antes do que pode ser sondado com o Telescópio Espacial Hubble. Isso deixa uma área empolgante de pesquisas futuras para o próximo Telescópio Espacial James Webb da NASA / ESA / CSA - para estudar as primeiras galáxias do Universo.