Galáxias antigas espalhavam metais, mas estrelas pobres em metais podem ter ventos mais fracos

Dois telescópios estão examinando lados diferentes da mesma história cósmica. O James Webb encontrou sinais de elementos pesados sendo transportados para fora de galáxias muito antigas. O Hubble, por sua vez, estudou estrelas massivas em galáxias próximas e pobres nesses elementos — usadas como comparação com populações do Universo primordial, não como observações diretas das primeiras estrelas — e encontrou ventos estelares inesperadamente fracos.45

O que o James Webb viu sair das galáxias?

Em três galáxias observadas pelo programa SPURS, com desvios para o vermelho entre 7,2 e 9,3, a luz ultravioleta apresenta sinais de absorção por elementos pesados em diferentes estados de ionização. Esses sinais estão deslocados para o azul em relação às galáxias, o que é compatível com gás rico nesses elementos se movendo para fora delas, na direção de quem observa.

É uma evidência de fluxos de saída, mas não uma medida do destino final do gás: os dados de absorção, por si só, não mostram até onde ele viajou nem se escapou para o espaço entre as galáxias.

Isso importa para a busca pelas estrelas da População III, que teriam se formado a partir de gás praticamente sem elementos pesados. Se os fluxos alcançaram regiões vizinhas onde novas estrelas nasceriam, podem ter reduzido a quantidade de gás intocado disponível ali. As três detecções, porém, não significam que todo o gás primordial tenha sido enriquecido; regiões livres desses elementos ainda poderiam existir.13

Por que os ventos estelares surpreenderam?

No levantamento TEMPOS, observações ultravioletas do Hubble permitiram estudar 29 estrelas massivas em seis galáxias anãs próximas e pobres em metais. O resultado aponta para ventos fracos e sugere, ainda de forma preliminar, que abaixo de cerca de um décimo da abundância solar de elementos pesados o comportamento desses ventos talvez não siga a tendência prevista pela simples extensão de modelos feitos para estrelas mais ricas nesses elementos.4510

Na linguagem da astronomia, “metais” são elementos mais pesados que o hélio. Seus íons ajudam a transferir o impulso da radiação para a atmosfera de uma estrela massiva, lançando gás para fora. Ventos menos eficientes significariam menor perda de massa ao longo da vida estelar.3 A interpretação ainda precisa ser testada: um estudo anterior de 11 estrelas do tipo O também encontrou ventos muito fracos, mas compatíveis com tendências extrapoladas para ambientes pobres em metais.15

O que pode mudar — e o que falta descobrir?

Se o padrão sugerido pelo TEMPOS se confirmar em uma amostra maior, estrelas massivas poderão chegar ao fim da vida com mais massa do que certos modelos preveem. Isso exigiria reavaliar previsões sobre suas explosões, seus remanescentes compactos e a energia e a matéria devolvidas ao gás que poderá formar outras estrelas.34

Há um limite importante nessa comparação: o fluxo de gás de uma galáxia e o vento de uma estrela não são a mesma medição. O TEMPOS não acompanhou a morte das estrelas estudadas, e o SPURS não identificou qual processo lançou os fluxos observados. Novos espectros e modelos poderão verificar a tendência dos ventos; observações mais profundas com o James Webb poderão testar candidatas a abrigar estrelas da População III e ajudar a determinar para onde foram os elementos pesados detectados nas galáxias antigas.51013