Amanhecer cósmico, quando as estrelas se formaram pela primeira vez, ocorreu 250 milhões a 350 milhões de anos após o início do universo, de acordo com um novo estudo conduzido por pesquisadores da University College London (UCL) e da University of Cambridge.

O estudo, publicado no Avisos mensais da Royal Astronomical Society , sugere que o telescópio espacial James Webb da NASA (JWST), programado para lançamento em novembro, será sensível o suficiente para observar o nascimento de galáxias diretamente.

A equipe de pesquisa liderada pelo Reino Unido examinou seis das galáxias mais distantes atualmente conhecidas, cuja luz levou a maior parte da vida do universo para chegar até nós. Eles descobriram que a distância dessas galáxias da Terra correspondia a um tempo de "olhar para trás" de mais de 13 bilhões de anos atrás, quando o universo tinha apenas 550 milhões de anos.

Analisando imagens dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, os pesquisadores calcularam a idade dessas galáxias entre 200 e 300 milhões de anos, permitindo uma estimativa de quando suas estrelas se formaram pela primeira vez.

O autor principal, Dr. Nicolas Laporte (Universidade de Cambridge), que iniciou o projeto enquanto estava na UCL, disse:"Os teóricos especulam que o universo era um lugar escuro durante as primeiras centenas de milhões de anos, antes da formação das primeiras estrelas e galáxias.

"Testemunhar o momento em que o universo foi banhado pela luz das estrelas é uma das principais missões da astronomia.

"Nossas observações indicam que o amanhecer cósmico ocorreu entre 250 e 350 milhões de anos após o início do universo, e, no momento de sua formação, galáxias como as que estudamos seriam suficientemente luminosas para serem vistas com o Telescópio Espacial James Webb. "

Os pesquisadores analisaram a luz das estrelas das galáxias, conforme registrado pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, examinar um marcador em sua distribuição de energia indicativo da presença de hidrogênio atômico em suas atmosferas estelares. Isso fornece uma estimativa da idade das estrelas que contêm.

Esta assinatura de hidrogênio aumenta em força à medida que a população estelar envelhece, mas diminui quando a galáxia tem mais de um bilhão de anos. A dependência da idade surge porque as estrelas mais massivas que contribuem para este sinal queimam seu combustível nuclear mais rapidamente e, portanto, morrem primeiro.

Co-autor Dr. Romain Meyer (UCL Physics &Astronomy e o Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha) disse:"Este indicador de idade é usado para datar estrelas em nossa própria vizinhança na Via Láctea, mas também pode ser usado para datar galáxias extremamente remotas, visto em um período muito inicial do universo.

"Usando este indicador, podemos inferir que, mesmo nesses primeiros tempos, nossas galáxias têm entre 200 e 300 milhões de anos. "

Ao analisar os dados do Hubble e Spitzer, os pesquisadores precisavam estimar o "desvio para o vermelho" de cada galáxia, o que indica sua distância cosmológica e, portanto, o tempo retrospectivo em que estão sendo observados. Para alcançar isto, eles realizaram medições espectroscópicas usando o arsenal completo de poderosos telescópios terrestres - o Atacama Large Millimeter Array (ALMA) do Chile, o European Very Large Telescope, os telescópios gêmeos Keck no Havaí, e telescópio Gêmeos-Sul.

Essas medições permitiram à equipe confirmar que olhar para essas galáxias correspondia a olhar para trás, a uma época em que o universo tinha 550 milhões de anos.

Professor co-autor Richard Ellis (UCL Física e Astronomia), que rastreou galáxias cada vez mais distantes ao longo de sua carreira, disse:"Na última década, os astrônomos empurraram para trás as fronteiras do que podemos observar até uma época em que o universo tinha apenas 4% de sua idade atual. Contudo, devido à transparência limitada da atmosfera da Terra e às capacidades dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, atingimos nosso limite.

"Agora, aguardamos ansiosamente o lançamento do Telescópio Espacial James Webb, que acreditamos ter a capacidade de testemunhar diretamente o amanhecer cósmico.

"A busca para ver este momento importante na história do universo tem sido um santo graal na astronomia por décadas. Como somos feitos de material processado em estrelas, isso é, em certo sentido, a busca por nossas próprias origens. "

O novo estudo envolveu astrônomos da Universidade da Califórnia-Santa Cruz, a Universidade da Califórnia, e a Universidade do Texas.

O Telescópio Espacial James Webb, liderado pela NASA, o sucessor do observatório Hubble, está programado para ser lançado no espaço em novembro. Será o principal observatório na próxima década, servindo milhares de astrônomos em todo o mundo. Consiste em um observatório infravermelho, um imenso espelho de 6,5 metros de largura, e um protetor solar em forma de diamante. Cientistas da UCL no Laboratório de Ciências Espaciais de Mullard construíram e testaram os principais componentes de hardware para o NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), um dos quatro instrumentos do telescópio.