Astrônomos descobriram quando as primeiras estrelas começaram a brilhar.
Eles dizem que este período, conhecido como "alvorada cósmica", ocorreu entre 250 a 350 milhões de anos após o Big Bang.
Os resultados do estudo, publicado na revista científica britânica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, indicam que as primeiras galáxias são brilhantes o suficiente para serem vistas pelo telescópio espacial James Webb da Nasa, agência espacial americana, que deve ser lançado ainda neste ano.
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Descobrir quando começou a alvorada cósmica era o objetivo do trabalho do professor Richard Ellis, da University College London (UCL), no Reino Unido.
"O Santo Graal foi olhar para trás o suficiente para ser capaz de ver a primeira geração de estrelas e galáxias. E agora temos a primeira evidência convincente de quando o Universo foi banhado pela primeira vez pela luz das estrelas", diz ele à BBC News.
A equipe analisou seis das galáxias mais distantes. Elas estavam tão longe que, mesmo com os telescópios mais poderosos do mundo, apareciam apenas com alguns pixels na tela do computador.
Elas também estão entre as primeiras a surgir no Universo e, portanto, no momento em que suas imagens são capturadas por telescópios na Terra, são vistas não muito tempo depois do Big Bang.
Ao aferir sua idade, a equipe calculou o início da alvorada cósmica — quando as primeiras estrelas se formaram. Nicolas Laporte, do Instituto Kavli de Astronomia, em Cambridge, no Reino Unido, conduziu a análise.
"Esta é uma das maiores questões da cosmologia moderna. Esta é a primeira vez que fomos capazes de prever a partir de observações quando este momento crucial na história do Universo ocorreu."
Segundo Laporte, a obtenção do resultado foi a realização de um sonho.
"É fantástico pensar que partículas de luz viajaram pelo espaço por mais de 13 bilhões de anos e então entraram em um telescópio. A coisa maravilhosa de ser um astrofísico é a capacidade de viajar no tempo e testemunhar o passado distante", explica.
O Universo surgiu há 13,8 bilhões de anos, no Big Bang. Após um clarão inicial, ele passou por um período conhecido como idade das trevas cósmica. E, de acordo com o novo estudo, de 250 a 350 milhões de anos após o Big Bang, as primeiras estrelas surgiram, trazendo luz para o cosmos.
Crucialmente, a nova análise também indica que as primeiras galáxias são brilhantes o suficiente e estão dentro do intervalo em que podem ser vistas pelo telescópio espacial James Webb — o sucessor do venerado telescópio espacial Hubble. Os astrônomos podem então ser capazes de testemunhar esse momento crucial na evolução do Universo diretamente.
A professora Catherine Heymans, astrônoma real da Escócia, diz que está "muito animada" com essa perspectiva.
"É simplesmente fantástico que, como humanidade, como uma pequena civilização no planeta Terra, somos capazes de criar um telescópio que podemos enviar para o espaço e podemos espiar o passado do Universo, como se fosse apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang!", afirmou ela à BBC News.
Muitas das primeiras estrelas eram bem diferentes do nosso próprio Sol. Elas eram mais massivas e queimavam apenas hidrogênio. Mas esses objetos criaram a geração seguinte de estrelas que levou à formação de elementos da tabela periódica mais pesados.
Tudo, exceto hidrogênio, hélio e lítio, é criado dentro das estrelas quando elas explodem no fim de suas vidas.
Somos, portanto, em última análise, feitos das estrelas que nasceram perto da alvorada cósmica.
"Como nós mesmos somos produto da evolução estelar, estamos olhando para nossa própria origem", diz Ellis.
Os pesquisadores analisaram a luz das estrelas das galáxias usando os telescópios espaciais Hubble e Spitzer. Eles estimaram a idade das galáxias examinando a proporção de átomos de hidrogênio na atmosfera de suas estrelas. Quanto mais velhas as estrelas, maior a proporção de átomos de hidrogênio.
A equipe então calculou a que distância as galáxias estavam. Como a luz dessas galáxias leva tempo para chegar até nós, quanto mais longe elas estão, mais atrás no tempo os astrônomos as observam.
Como as seis galáxias que a equipe estudou estão no limite dos objetos que podem ser observados por telescópios, elas também estão entre as mais antigas conhecidas.
A equipe precisou de 70 horas de observação, usando quatro dos maiores telescópios terrestres para estimar suas distâncias: o Alma (Atacama Large Millimeter Array), o VLT (Very Large Telescope) e o Gemini South Telescope — todos localizados no Chile —, assim como os telescópios "gêmeos" Keck, no Havaí.
Essas medições permitiram a eles confirmar que estavam observando essas galáxias quando o Universo tinha 550 milhões de anos. Conhecer a idade das galáxias e quando existiram possibilitou à equipe calcular quando nasceram as primeiras estrelas.
Estimativas semelhantes foram feitas usando apenas galáxias individuais, mas esta é a primeira estimativa significativa baseada em um grupo representativo delas.
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