Simulações seguem as primeiras estrelas e mostram como carbono, oxigênio e ferro chegaram ao Universo

Projeto do Reino Unido combina modelos cósmicos, dados do James Webb e pistas químicas de estrelas antigas.

Antes de existirem planetas, oceanos ou qualquer forma de vida, o Universo era dominado por gás quase sem elementos pesados e não havia estrelas para iluminar o espaço. É esse cenário inicial que pesquisadores estão reconstruindo em computadores, acompanhando como as primeiras estrelas nasceram, produziram carbono, oxigênio e ferro e espalharam esses elementos pelas galáxias. O trabalho foi divulgado em 3 de outubro de 2026 pela University of Bath, no Reino Unido, como parte do projeto MEGATRON.

As novas simulações tentam responder a uma questão que parece distante, mas está ligada diretamente à matéria que forma a Terra, a Amazônia e todos os seres vivos: de onde vieram os elementos químicos presentes no mundo atual? A resposta passa pelo ciclo de vida das estrelas, mas os detalhes de como esse enriquecimento aconteceu ainda dependem de modelos capazes de representar fenômenos em escalas muito diferentes.

Uma ponte entre galáxias jovens e estrelas antigas

O MEGATRON foi desenvolvido por uma colaboração liderada pela University of Bath, com participação da University of Chicago, nos Estados Unidos, e do Institut d’Astrophysique de Paris, na França. Quatro estudos do projeto foram publicados no Open Journal of Astrophysics, incluindo um trabalho sobre a formação de um patamar de metalicidade do ferro em pequenas galáxias anãs.

O projeto procura conectar duas fontes de evidência que observam épocas diferentes da história cósmica. De um lado estão as galáxias muito antigas identificadas pelo telescópio espacial James Webb, que registra a luz emitida quando o Universo ainda era jovem. Do outro estão estrelas antigas da Via Láctea e de suas proximidades, cujas composições químicas funcionam como uma espécie de registro fóssil.

Segundo a University of Bath, o MEGATRON simula a evolução das primeiras estrelas e galáxias para relacionar as observações do James Webb às assinaturas químicas preservadas em estrelas antigas, em outubro de 2026. Essa conexão é importante porque os astrônomos não observam diretamente todas as etapas do passado cósmico. Em muitos casos, precisam combinar a luz que chega de galáxias distantes com as pistas deixadas em objetos que sobreviveram até hoje.

Como o computador recria o nascimento das estrelas

As simulações começam com gás primordial, sem os elementos pesados que seriam produzidos pelas próprias estrelas. A partir daí, os modelos acompanham a concentração desse gás, o nascimento das primeiras estrelas, a propagação da radiação, as explosões de supernovas e a dispersão dos elementos recém-formados.

O diferencial está em acompanhar esses processos ao mesmo tempo. O programa calcula como o gás se movimenta, como a luz das estrelas atravessa o ambiente e como a quantidade de cada elemento muda ao longo das gerações. Assim, os pesquisadores conseguem observar não apenas quando uma estrela surge, mas também como sua radiação e sua morte alteram o espaço ao redor.

O modelo acompanha uma galáxia jovem em transformação até que ela alcance uma massa aproximadamente comparável à da Via Láctea. Não se trata de uma reconstituição fotográfica de uma galáxia específica, mas de uma representação física usada para testar hipóteses sobre a evolução dos primeiros sistemas galácticos.

Mais detalhes mudam o resultado

Os resultados indicam que modelos simplificados podem subestimar a influência da radiação estelar e de reações químicas complexas sobre o gás que envolve as galáxias. Quando esses efeitos são calculados com maior resolução, surgem estruturas no gás que podem desaparecer em simulações menos detalhadas.

Essa diferença ajuda a explicar por que uma previsão teórica nem sempre coincide imediatamente com uma observação astronômica. A quantidade de radiação produzida por uma população de estrelas, a velocidade com que os elementos são lançados pelas supernovas e o modo como o gás se mistura podem alterar a aparência e a composição de uma galáxia inteira.

O estudo não demonstra que todos os detalhes sobre as primeiras estrelas já estejam resolvidos. O que os autores apresentam é um conjunto de ferramentas para confrontar diferentes modelos com dados observacionais mais precisos. O resultado sugere que a física usada nas simulações precisa ser suficientemente completa para reproduzir tanto as galáxias vistas pelo James Webb quanto as marcas químicas encontradas em estrelas antigas.

O que carbono, oxigênio e ferro revelam

O hidrogênio e o hélio surgiram nos primeiros momentos após o Big Bang, mas muitos dos elementos necessários para formar planetas rochosos e moléculas complexas foram produzidos no interior de estrelas. Carbono e oxigênio, por exemplo, participam da composição de organismos e minerais. O ferro está presente em planetas, rochas e no sangue dos animais.

Quando as primeiras estrelas morreram, parte desses elementos foi lançada ao espaço. O material passou a integrar novas estrelas, nuvens de gás e, muito mais tarde, sistemas planetários. Para quem observa o céu a partir da Amazônia, essa história também explica a origem remota da matéria que compõe a floresta, os rios, os solos e os corpos humanos. Não é uma conexão regional específica, mas uma relação física universal entre a evolução das estrelas e tudo o que existe na Terra.

A chamada arqueologia estelar aproveita justamente essa herança. Ao medir a composição de estrelas muito antigas, os pesquisadores tentam estimar quais tipos de estrelas existiam antes delas e quanto material essas gerações anteriores conseguiram produzir. O James Webb oferece o outro lado da investigação, ao mostrar galáxias em uma fase próxima do início da história cósmica.

Computação de alta escala e próximos testes

O projeto recebeu 40 milhões de horas de processamento nos supercomputadores nacionais do Reino Unido. A equipe compara esse volume ao funcionamento simultâneo de cinco milhões de laptops durante um ano. Esse recurso será usado para aumentar a resolução das simulações e incluir modelos físicos mais completos.

O MEGATRON começou em 2023 e tem continuidade prevista até 2030. Os pesquisadores pretendem comparar as próximas versões dos modelos com novas observações do James Webb e com levantamentos capazes de medir, com mais precisão, a química de estrelas antigas na Via Láctea e em suas vizinhanças.

O artigo de referência, publicado no Open Journal of Astrophysics, pode ser consultado no registro científico do estudo sobre o MEGATRON. A descrição técnica do projeto também está disponível nos materiais da University of Bath.

Com a chegada de novos dados e de simulações mais detalhadas, a próxima etapa será testar quais modelos conseguem explicar simultaneamente o nascimento das primeiras galáxias e as assinaturas químicas preservadas por estrelas que atravessaram bilhões de anos.

Com informações de University of Bath.

Mais Lidas da Semana

1Mexilhão invasor avança 460 km e multiplica densidade de 88 para mais de 15 mil por m² em rios da Amazônia em um ano2Cobra-verde encontra presas paradas na folhagem usando visão binocular e leitura química do ar amazônico3Sol e Lua podem ativar terremotos lentos: modelo revela como o ritmo das marés afeta falhas4Uma nova ferramenta de satélite chega antes da temporada de incêndios e muda a preparação na Austrália5El Niño de 2026 supera recorde de 2015 e pode mudar o padrão global de calor em 2027