O mistério do oxigênio desaparecido

Galáxias anãs são pequenas estruturas cósmicas, contendo de alguns milhares a centenas de milhões de estrelas. Em comparação, nossa Via Láctea, considerada uma galáxia de porte médio a grande, abriga centenas de bilhões de estrelas.

Pesquisadores analisaram 37 galáxias anãs próximas e descobriram que grande parte do oxigênio produzido por suas estrelas está ausente. O estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal em 2 de novembro de 2026.

Os resultados revelaram que essas galáxias conseguem reter apenas entre 4% e 25% do oxigênio produzido ao longo de sua história, com uma média de aproximadamente 11%. A descoberta sugere que os ventos galácticos, impulsionados pela energia de estrelas massivas e por explosões de supernovas, são muito mais eficazes em transportar oxigênio para fora de galáxias de baixa massa do que preveem os modelos e simulações atuais.

O estudo foi desenvolvido no âmbito do projeto GLOW - Galaxies Losing Oxygen via Winds ("Galáxias Perdendo Oxigênio por meio de Ventos") -, financiado pela NASA e pela National Science Foundation. Os cientistas rastrearam o oxigênio para compreender como esse elemento se distribui entre as estrelas, o gás existente entre elas e o espaço que envolve as galáxias.

Mas, dentre todos os elementos presentes nas galáxias, por que estudar especificamente o oxigênio? É porque, sendo o elemento químico mais abundante entre os elementos pesados, depois do hidrogênio e do hélio, ele é relativamente fácil de detectar e medir, e seu processo de formação é bem compreendido. Essas características fazem dele um indicador confiável de como os elementos químicos estão distribuídos em uma galáxia.

Nas palavras de Kristen Wingfield McQuinn, pesquisadora principal do projeto GLOW e responsável pelo Centro de Operações Científicas do recém-lançado Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, "o oxigênio é um dos principais elementos formados pelas estrelas. Conseguir rastrear quanto oxigênio é produzido e, posteriormente, como ele se distribui dentro e fora das galáxias, nos ajuda a compreender a evolução galáctica".

A equipe utilizou dados de imagens ópticas de arquivo do Hubble para distinguir populações estelares e reconstruir o histórico de formação de estrelas das galáxias. Essas informações foram combinadas com dados provenientes do Telescópio Espacial Spitzer (já aposentado) e de observatórios terrestres, como o Very Large Array e o Australian Telescope Compact Array. O conjunto de observações permitiu estimar a quantidade de oxigênio produzida pelas estrelas e determinar quanto desse elemento permanece nelas mesmas, no gás e na poeira das galáxias.

As 37 galáxias foram selecionadas porque suas massas se encontram em uma faixa na qual as simulações preveem que uma parcela crescente do oxigênio produzido pelas estrelas será expelida por explosões de supernovas. Além disso, elas estão próximas o suficiente para que o Hubble consiga distinguir estrelas individuais, permitindo reconstruir suas histórias de formação estelar.

Embora os astrônomos já suspeitassem que as galáxias expelem uma grande parcela do oxigênio e de outros elementos pesados produzidos por suas estrelas, uma pergunta que permanecia em aberto era: para onde esses elementos eram transportados?

Um estudo anterior, publicado em 2014, já havia investigado essa questão em galáxias formadoras de estrelas de maior massa, semelhantes à Via Láctea. Os pesquisadores constataram que elas também perdiam uma parcela significativa do oxigênio produzido por suas estrelas. Parte desse material foi identificada nos halos difusos de gás que envolvem as galáxias, fora de seus discos, região denominada meio circumgaláctico.

No estudo GLOW, McQuinn e sua equipe ampliaram essa investigação para galáxias de baixa massa, abrangendo uma ampla variedade de massas e ambientes. Embora pesquisas anteriores já tenham detectado oxigênio no meio circumgaláctico de galáxias anãs, ainda não está claro se a maior parte do elemento ausente permanece nessa região ou se foi transportada para distâncias ainda maiores, alcançando o meio intergaláctico.

McQuinn planeja estudar, futuramente, galáxias de massas ainda menores no universo próximo. Ela teve um projeto aprovado para utilizar o Telescópio Espacial Roman na busca por esses sistemas pouco luminosos, espalhados por uma vasta região do céu.

Após identificá-los, pretende utilizar o Hubble e o Telescópio Espacial James Webb para obter observações mais detalhadas de suas estrelas. Isso permitirá reconstruir a história dessas galáxias e compreender como elas formaram estrelas ao longo do tempo cósmico.

Em paralelo, o trabalho futuro da coinvestigadora do projeto, Grace Telford, professora assistente do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Utah, envolve utilizar o Hubble para observar com maior detalhamento estrelas massivas individuais, responsáveis pela produção de oxigênio e pela energia que impulsiona sua ejeção para o exterior das galáxias. Ela pretende caracterizar as particularidades dessas estrelas em outras galáxias de pequeno porte, incluindo algumas das regiões próximas às investigadas pelo projeto GLOW.