O Aglomerado Galáctico de Abell 2744, distante de nós por 3,5 bilhões de anos-luz e contendo mais de 400 galáxias. A gravidade combinada de todas as galáxias faz com que o cluster funcione como uma lente através da qual os cientistas esperam ver a formação das primeiras estrelas.
Cerca de 200-400 milhões de anos após o Big Bang, as primeiras estrelas apareceram. Devido ao seu afastamento, eles permanecem inacessíveis ao observador da Terra, mas as coisas podem mudar em 2020 após o lançamento do telescópio espacial da NASA, James Webb.
As primeiras estrelas são importantes para os pesquisadores, pois são capazes de fornecer informações valiosas sobre as propriedades do Universo primitivo. Seria possível entender se as estrelas binárias eram comuns ou apenas singles. E também, quantos elementos químicos pesados foram criados pela primeira geração e como eles foram formados.
Lente de aumento de gravidade
O primeiro passo é baseado na sensibilidade infravermelha do telescópio James Webb. As primeiras estrelas eram raios UV grandes, quentes e emitidos. Mas eles estão tão distantes que a resolução universal mudou seu pico de UV para comprimentos de onda IR muito maiores.
O segundo passo é usar a gravidade combinada do aglomerado galáctico intermediário como uma lente que focará e aumentará a luz das estrelas de primeira geração. Lente gravitacional típica pode aumentar a luz em 10 a 20 vezes, mas isso não é suficiente. Para Webb, o aumento deve ser superior a 10.000 vezes. Para alcançar tal aumento, os aglomerados exigirão trânsitos - alinhamentos especiais, nos quais a luz das estrelas aumenta significativamente ao longo de várias semanas, enquanto o aglomerado galáctico oscila entre a Terra e a estrela.
Boa sorte
Quão provável é esse alinhamento? Os astrônomos dizem que as chances são muito pequenas. Além disso, cada soda cáustica é assimétrica, o que leva a um aumento acentuado se a estrela se aproxima, por um lado, mas muito mais vaga, por outro lado. Ou seja, dependendo do lado, a estrela ficará mais brilhante por várias horas ou meses. Após o pico de brilho, ele desaparecerá novamente.
O atributo chave das primeiras estrelas é que elas foram formadas a partir de uma mistura de hidrogênio e hélio do Universo primordial sem elementos químicos pesados, como carbono, oxigênio, ferro e ouro.
Os cientistas exibem estrelas por temperatura e brilho no diagrama. A maioria está ao longo da sequência principal. O sol (abaixo, à direita) tem uma expectativa de vida de 6,4 bilhões de anos. A primeira geração está em brasa e cresce até uma explosão de supernova em alguns milhões de anos
O disco de acreção ao redor dos buracos negros primários formados após o Big Bang pode se tornar outro objeto visto. Os buracos negros seriam o resultado evolutivo final das primeiras estrelas massivas. Se as estrelas estivessem em um sistema binário, então um se tornaria um buraco negro, alimentado por gás do satélite e formaria um disco plano. Um disco de acreção exibirá um espectro diferente da primeira estrela, porque passa pelo cáustico, criando um brilho aprimorado em comprimentos de onda mais curtos a partir da parte mais interna e quente do disco.
Os cientistas já escolheram vários alvos potenciais, entre os quais o cluster galáctico de El Gordo. A equipe espera por boa sorte e longa busca (o tempo todo, o funcionamento de James Webb).
Fora da Webb
O Telescópio Espacial James Webb será um verdadeiro milagre técnico, mas não durará para sempre. Por exemplo, o Hubble está em órbita desde 1990 e foi atendido por astronautas 5 vezes. Webb está planejado para ser localizado a uma distância de 1,5 milhões de km da Terra, e o prazo de trabalho é calculado inicialmente para 5-10 anos (pode chegar a até 15). No entanto, a manutenção não é fornecida.
Portanto, planeja-se criar um novo telescópio em um topo alto e seco do Observatório Las Campanas (Chile). Este lugar é ideal para vigilância por infravermelho. Em 2026, o GMT (Giant Magellan Telescope) terá uma superfície de coleta de luz de 24,5 metros, criada a partir de 7 espelhos individuais. Em determinado período, esses telescópios trabalharão juntos, de modo que os cientistas planejam aproveitar ao máximo todas as oportunidades de encontrar as primeiras estrelas.
