Quando surgiram as primeiras estrelas no Universo?

No Universo há muitas coisas que temos certeza de que devem existir, mesmo que ainda não as tenhamos descoberto. Nestas páginas em branco da nossa compreensão cósmica, estão inclusas as primeiras estrelas e galáxias : objetos que não existiam nos estágios iniciais do Big Bang, mas que passaram a existir em grande abundância mais tarde.

Quando olhamos para o céu noturno, contemplamos uma estrutura celeste que se formou e evoluiu ao longo de centenas de milhões de anos até formar o cenário que detectamos hoje com nossos instrumentos. Mas, em que momento da história do Universo surgiram as primeiras estrelas?

Céu noturno sobre a Sardenha, Itália.

A busca pelas origens das primeiras estrelas remonta ao século XX, quando os astrônomos começaram a desenvolver teorias sobre a formação do Universo. Com o desenvolvimento da teoria do Big Bang – que propôs que o Universo teve início em um grande evento cataclísmico, cerca de 13,8 bilhões de anos atrás – o momento em que as primeiras estruturas começaram a se formar passou a ser um enigma a se desvendar.

As primeiras pistas sobre as primeiras estrelas vieram das observações da radiação cósmica de fundo em micro-ondas: a radiação eletromagnética remanescente do Big Bang, presente em todo o Universo e que foi emitida aproximadamente 380.000 anos após o instante inicial do Cosmos. Essa radiação é uma relíquia do Universo primordial e nos fornece uma janela única para estudar as condições iniciais do cosmos, sendo uma das principais evidências observacionais em apoio à teoria do Big Bang.

A luz mais antiga do Universo, a radiação cósmica de fundo, em um mapa elíptico.

Através do estudo minucioso dessa radiação, os astrônomos conseguiram obter insights valiosos sobre a evolução e a composição do Universo em seus estágios iniciais, especialmente acerca dos processos físicos que levaram a formação das primeiras estruturas.

A detecção direta das primeiras estrelas, porém, ainda era um desafio. Foi somente no apagar das luzes do século XX e nos primeiros anos do século XXI que, graças aos avanços tecnológicos, a exploração mais detalhada das origens estelares teve avanços significativos: quanto mais sofisticado é o instrumento, mais longe se pode olhar no Universo e, quanto mais longe se vê, mais informações do passado são obtidas.

As observações pioneiras de estrelas muito distantes no Universo primordial foram realizadas utilizando poderosos telescópios terrestres e espaciais e usando técnicas avançadas de detecção, que permitiram aos astrônomos identificar luz proveniente de estrelas que brilharam quando o Universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos.

Representação da histórica do Universo.

Os principais modelos teóricos afirmam que as primeiras estrelas tenham se formado a partir das primeiras nuvens de gás no universo primordial, compostas principalmente de hidrogênio e hélio, quando o Universo tinha apenas 200 milhões de anos. Nesse momento da história cósmica, essas nuvens eram extremamente vastas e frias, mas devido à atração gravitacional entre as moléculas, com o tempo começaram a se contrair e a se aquecer. À medida que a temperatura aumentava, a pressão interna se tornava suficiente para iniciar as reações nucleares que sustentam a estrutura das estrelas.

As primeiras estrelas eram provavelmente muito diferentes das que vemos hoje: extremamente massivas, brilhantes e de curta duração em tempo de vida. Seu nascimento teve um impacto profundo no Universo, pois elas foram as primeiras a produzir os elementos químicos mais pesados através de reações nucleares que foram liberados no espaço durante as primeiras supernovas. 

Como consequência, esses elementos desempenharam um papel fundamental na formação das galáxias, dos planetas e na criação posterior dos ambientes propícios para o surgimento da vida.

Estrela Earendel, uma das mais primeiras estrelas do Universo.

Felizmente, vivemos em uma época áurea na astronomia: mais recentemente, as primeiras observações do telescópio espacial James Webb (JWST, da sigla em inglês) têm fornecido informações cruciais sobre o universo primordial e o surgimento das primeiras estruturas cósmicas. Graças ao seu espelho gigante e seus instrumentos sofisticados em observação no infravermelho, o JWST tem apresentado uma visão sem precedentes das primeiras estrelas e tem permitido o refinamento das teorias de formação de estruturas.

À medida que continuamos a explorar as maravilhas celestes, novas descobertas continuam nos aguardando para oferecer conhecimentos ainda mais profundos sobre as fascinantes origens do Universo.