Um novo estudo internacional sugere que a forma como os astrônomos simulam o nascimento das estrelas pode estar distorcendo a leitura das galáxias mais antigas do Universo. Publicada nesta semana e ainda em fase de preprint, a pesquisa apresenta o MEGATRON, um modelo computacional de formação de galáxias que combina hidrodinâmica, radiação e uma das descrições químicas mais detalhadas já usadas em simulações cosmológicas.

O trabalho, liderado por Harley Katz, da Universidade de Chicago, e que reúne pesquisadores de Oxford, Lund e da Universidade Yonsei, analisa galáxias formadas quando o Universo tinha menos de 1 bilhão de anos. O resultado central é provocador: a quantidade total de energia devolvida pelas estrelas ao meio interestelar — o chamado “feedback” — é o principal fator que regula a formação estelar nesse período, mais importante do que detalhes técnicos dos modelos usados até hoje.

“Descobrimos que pequenas variações nos parâmetros numéricos têm pouco impacto na massa final das galáxias, mas podem alterar profundamente aquilo que observamos”, afirma Katz. Segundo ele, duas simulações com massas estelares semelhantes podem produzir assinaturas espectrais radicalmente diferentes, um alerta direto para a interpretação dos dados do telescópio espacial James Webb (JWST).

Desde o lançamento do JWST, em 2022, observações de galáxias muito distantes vêm desafiando décadas de modelos baseados no telescópio Hubble. Há mais galáxias brilhantes do que o previsto, algumas parecem maduras cedo demais e muitas exibem composições químicas incomuns. Até então, as simulações conseguiam reproduzir bem a distribuição de luz ultravioleta dessas galáxias — mas falhavam em explicar suas massas e propriedades internas.

O novo estudo ajuda a explicar essa discrepância. A luz ultravioleta, mostram os autores, é um indicador limitado: reflete apenas estrelas jovens. Já o meio interestelar, revelado por linhas de emissão químicas agora observáveis pelo JWST, guarda informações mais sensíveis sobre como as estrelas realmente se formam.

“Estamos entrando numa era em que o interior das galáxias distantes se tornou observável”, diz Martin Rey, da Universidade de Oxford, coautor do trabalho. “Isso muda completamente o tipo de teste que os modelos teóricos precisam enfrentar.”

O MEGATRON simula a evolução de mais de 80 espécies químicas, entre átomos, íons e moléculas, acompanhando como elas aquecem, resfriam e reagem à radiação estelar. Com isso, o modelo consegue prever, de forma direta, linhas de emissão usadas pelos astrônomos para inferir densidade, temperatura e composição química das galáxias.

O estudo mostra que diferentes “receitas” de formação estelar — baseadas em densidade do gás, turbulência ou eficiência local — podem gerar padrões distintos dessas linhas, mesmo quando a quantidade total de estrelas é parecida. Para os autores, isso transforma o meio interestelar em um novo “campo de provas” para a cosmologia.

“Não basta calibrar modelos para o Universo atual e esperar que funcionem no passado remoto”, afirma Corentin Cadiou, da Universidade de Lund. “O JWST está mostrando que o Universo jovem era mais extremo — e mais informativo — do que imaginávamos.”

Embora altamente técnico, o estudo tem implicações amplas. Ele afeta desde a estimativa de quando surgiram as primeiras estrelas até a compreensão da reionização cósmica — processo que tornou o Universo transparente à luz. Também reforça a necessidade de cautela na leitura dos dados do JWST, hoje a principal aposta da astronomia para reconstituir a história cósmica.

Ao destacar que propriedades observáveis podem variar muito sem alterar a massa das galáxias, o trabalho sugere que parte das atuais “anomalias” pode refletir limitações dos modelos, e não necessariamente uma quebra das leis conhecidas da física.

“O JWST não está apenas coletando dados novos”, resume Katz. “Ele está nos forçando a repensar como traduzimos teoria em observação.”

Em meio à avalanche de descobertas do novo telescópio, o estudo indica que a resposta para os mistérios do Universo primitivo pode não estar apenas em observar mais longe — mas em simular melhor o que já conseguimos ver.