GRB 250314A e o James Webb revelam uma supernova de há 13 mil milhões de anos

Um breve clarão de luz, emitido há uma enormidade de tempo, voltou agora a acender os telescópios actuais e está a sugerir que as primeiras estrelas poderão ter sido muito menos “primitivas” do que se supunha.

Ao seguirem a pista de uma explosão de luz de alta energia com apenas 10 segundos, os astrónomos chegaram a uma época em que o Universo ainda estava a dar os primeiros passos. O que encontraram está a obrigá-los a repensar a rapidez com que as primeiras gerações estelares ganharam complexidade.

Um sinal de 10 segundos vindo de um Universo muito jovem

Tudo começou com uma explosão de raios gama, um clarão curto mas extremamente intenso, produzido quando uma estrela muito massiva chega ao fim da sua vida. O evento recebeu o nome GRB 250314A e ocorreu há cerca de 13 mil milhões de anos, quando o cosmos tinha apenas aproximadamente 730 milhões de anos. Quando essa luz passou pela Terra, em março de 2025, o próprio alongamento do espaço já tinha esticado as suas ondas e “abrandado” a forma como o fenómeno nos aparece.

Foi um satélite franco-chinês, o SVOM, a detectar primeiro o sinal, a 14 de março de 2025. Este observatório espacial foi concebido para reagir rapidamente a ocorrências deste tipo, rodando os seus instrumentos em poucos segundos sempre que surge no céu um novo pico de raios gama. De imediato, o aviso foi enviado para observatórios em todo o mundo, desencadeando o equivalente a uma resposta de emergência internacional no meio da astrofísica.

O clarão de 10 segundos veio de uma época próxima da primeira vaga de estrelas e galáxias, oferecendo aos investigadores uma visão invulgarmente directa da morte estelar no cosmos primordial.

Poucas horas depois, o Observatório Swift da NASA - especializado em seguir explosões de raios gama - apontou para a fonte e confirmou que o sinal vinha de uma distância impressionante. Em seguida, telescópios em terra acompanharam o brilho residual, em luz visível e infravermelha, registando o seu desvanecimento e ajudando a fixar com maior precisão a distância a que a explosão aconteceu.

O telescópio espacial James Webb observa a brasa que se apaga

Com a posição e a distância já razoavelmente estabelecidas, os astrónomos recorreram à ferramenta mais poderosa para captar luz ténue e antiga: o Telescópio Espacial James Webb (JWST). A sua visão no infravermelho está ajustada para a luz “esticada” vinda do Universo distante, o que o torna especialmente adequado para olhar para trás durante milhares de milhões de anos.

Ainda assim, o Webb não foi apontado ao local de imediato. A expansão do Universo não alonga apenas o comprimento de onda; também dilata a escala temporal dos acontecimentos. Assim, algo que numa galáxia próxima poderia desenrolar-se ao longo de semanas pode, a distâncias tão extremas, parecer prolongar-se por meses. A equipa estimou que o máximo de brilho em luz visível surgiria por volta do início de julho de 2025.

Com base nesse cálculo, programaram as observações do Webb para a janela em que a luminosidade deveria atingir o pico. Quando os dados chegaram, revelaram um sinal inequívoco de supernova: a subida e descida características do brilho e, no espectro, as “impressões digitais” de elementos pesados.

“Só o Webb podia mostrar directamente que esta luz vinha de uma supernova”, disse Andrew Levan, da Universidade Radboud, um dos principais cientistas do estudo.

Esta confirmação é importante porque as explosões de raios gama podem ter origens diferentes, incluindo a fusão de duas estrelas de neutrões. Demonstrar que a GRB 250314A resultou do colapso de uma única estrela massiva dá acesso raro ao ciclo de vida de algumas das estrelas mais antigas.

Uma supernova antiga surpreendentemente familiar: a supernova de GRB 250314A

A maior surpresa surgiu quando os investigadores compararam esta supernova remota com exemplos bem mais recentes. Muitos teóricos esperavam que explosões estelares num Universo tão jovem apresentassem traços invulgares. As primeiras gerações de estrelas deveriam conter quase nenhum elemento pesado, uma vez que estes se formam no interior das estrelas e só se espalham pelo espaço quando elas morrem. Essa escassez era vista como um factor capaz de alterar a forma como as primeiras estrelas viviam e terminavam.

Em vez disso, o espectro e a curva de luz deste evento pareceram notavelmente “normais”. Nial Tanvir, da Universidade de Leicester, resumiu assim: “Entrámos sem preconcepções fortes, e agora o Webb está a mostrar-nos uma supernova que se comporta exactamente como as modernas.”

A semelhança sugere que processos estelares complexos - e a acumulação de elementos pesados - poderão ter avançado muito mais cedo do que muitos modelos assumiam.

Se, apenas 730 milhões de anos após o início, as estrelas já morriam de uma forma semelhante à actual, então podem resultar várias implicações:

• Formação estelar mais precoce: as estrelas terão de se ter formado rapidamente, nos primeiros poucos centenas de milhões de anos.
• Enriquecimento químico mais rápido: elementos pesados como carbono, oxigénio e ferro poderão ter-se disseminado pelo espaço com maior celeridade.
• Crescimento mais acelerado das galáxias: galáxias jovens poderão ter amadurecido mais depressa, alterando cronologias usadas em muitas simulações.

O que são, na prática, as explosões de raios gama

As explosões de raios gama contam-se entre os acontecimentos mais energéticos conhecidos. Em segundos, libertam tanta energia como o Sol emitirá ao longo de toda a sua vida. A maioria das explosões de longa duração - com mais de dois segundos - está associada ao colapso de estrelas muito massivas e em rotação rápida, que acabam por formar buracos negros.

Já as explosões curtas, com menos de dois segundos, costumam estar ligadas a colisões entre objectos muito densos, como estrelas de neutrões. A GRB 250314A encaixa claramente na categoria de explosão longa, o que aponta com força para a morte de uma única estrela massiva.

Tipo de explosão	Duração típica	Causa provável
GRB longa	Mais de 2 segundos	Colapso de uma estrela massiva num buraco negro
GRB curta	Menos de 2 segundos	Fusão de estrelas de neutrões ou de um par estrela de neutrões–buraco negro

Por serem tão luminosas, estas explosões funcionam como faróis cósmicos. Mesmo quando galáxias ou estrelas da mesma época são demasiado ténues para qualquer telescópio, estas detonações continuam detectáveis. Isso torna-as ferramentas valiosas para seguir a formação e a evolução das primeiras estruturas do Universo.

Porque é que uma explosão com 13 mil milhões de anos mexe com os modelos

Encontrar, a tamanha distância, uma supernova com aspecto familiar coloca questões desconfortáveis aos teóricos. Muitas simulações propunham que a primeira geração de estrelas - frequentemente designada por População III - seria muito massiva, viveria pouco tempo e teria uma composição química simples. As suas explosões deveriam, por isso, diferir bastante das supernovas actuais.

A nova observação sugere que, aos 730 milhões de anos, as estrelas já poderiam ter passado por um ou mais ciclos de nascimento e morte, enriquecendo o meio envolvente com elementos mais pesados. Ou as primeiras estrelas se formaram surpreendentemente cedo, ou o enriquecimento químico pode avançar a um ritmo mais elevado do que muitos modelos indicam.

As repercussões atingem várias frentes de investigação:

• Cronologias para as primeiras galáxias e para os primeiros buracos negros.
• Projecções sobre a rapidez com que surgem elementos pesados adequados a planetas rochosos.
• Estimativas de quando as “idades das trevas” cósmicas terminaram de facto.

Em paralelo, uma outra linha de trabalho tem vindo a questionar a taxa a que a expansão do Universo acelera, desafiando a imagem padrão que levou a um Prémio Nobel em 2011. Embora a GRB 250314A não derrube directamente esses resultados, acrescenta pressão para que os teóricos revisitem pressupostos sobre o Universo primordial, desde a energia escura até à distribuição de matéria.

Como se transforma um clarão fugaz em dados robustos

Por trás das manchetes sobre “sinais antigos” existe uma cadeia exigente de instrumentos, decisões e validações. Quando o SVOM registou os raios gama, software automático avaliou se o pico se parecia com uma explosão real ou com uma anomalia instrumental. Só depois de passar várias verificações o sistema emitiu alertas numa rede global de observadores.

Em seguida, telescópios robóticos apontaram para as coordenadas, medindo variações de brilho minuto a minuto. Espectrógrafos dividiram a luz do brilho residual nas suas cores constituintes, expondo linhas de absorção de gás situado entre a Terra e a explosão. A partir dessas linhas, os astrónomos deduziram o desvio para o vermelho - uma medida de quanto o Universo se expandiu desde que a luz saiu da sua origem.

O papel do Webb veio mais tarde, mas os seus dados têm um peso particular. Graças ao espelho de grande dimensão e aos instrumentos arrefecidos, consegue detectar luz infravermelha extremamente ténue. No caso da GRB 250314A, o Webb mediu tanto o declínio do brilho como as assinaturas espectrais de elementos produzidos no interior da estrela. Essa combinação deu confiança à equipa de que estava, de facto, a observar uma supernova a uma distância extrema.

O que isto implica para a investigação futura - e para nós

É provável que, nos próximos anos, apareçam mais casos como a GRB 250314A. O SVOM, o Swift e observatórios de nova geração, como o Observatório Vera C. Rubin, irão aumentar o número de explosões identificadas. Depois, o Webb e os seus sucessores poderão analisar em detalhe as mais distantes, construindo um catálogo de supernovas antigas.

Com amostras suficientes, será possível testar se a GRB 250314A é representativa ou se constitui um caso raro. Se muitas supernovas precoces parecerem modernas, as teorias de formação estelar e de enriquecimento químico terão de ser ajustadas de forma significativa. Se, pelo contrário, esta explosão se revelar atípica, isso abre outras perguntas sobre quão diversas poderiam ser as primeiras estrelas.

Para quem não é especialista, esta investigação oferece uma forma concreta de pensar o tempo profundo. O cálcio nos nossos ossos e o ferro no nosso sangue foram forjados em supernovas como esta. Quando um telescópio regista um clarão de 10 segundos vindo de há 13 mil milhões de anos, está a assistir a um tipo de evento que, mais tarde, torna possíveis planetas e pessoas. Nesse sentido, a GRB 250314A não é apenas uma curiosidade distante: integra a longa e caótica sequência de mortes estelares que semeou o cosmos com os materiais de que a vida depende.