Sinais de estrelas monstruosas 10000 vezes a missa do nosso Sol encontrada no alvorecer do tempo

Prévia do material em texto

1/3
Sinais de estrelas monstruosas 10.000 vezes a missa do
nosso Sol encontrada no alvorecer do tempo
Caldwell 42, um antigo aglomerado globular no halo da Via Láctea. (ESA/Hubble e NASA)
Não sabemos como eram as primeiras estrelas do Universo. Espiscasando nos confins distantes do
Universo primitivo, vimos apenas vestígios de sua presença.
Mas uma nova linha de evidências traçada em imagens do Telescópio Espacial James Webb parece
concordar com uma ideia recente que está ganhando força: que não muito tempo depois do
aparecimento das primeiras estrelas – se não entre elas – eram bolas de calor e fúria que eram colossos
absolutos, com massas de até 10.000 sóis.
“Hoje, graças aos dados coletados pelo Telescópio Espacial James-Webb, acreditamos ter encontrado
uma primeira pista da presença dessas estrelas extraordinárias”, diz a astrofísica Corinne Charbonnel,
da Universidade de Genebra, na Suíça.
A primeira peça deste quebra-cabeça é um tipo de grupo estelar chamado aglomerado globular. Estes
são relativamente abundantes no Universo local; existem cerca de 157 objetos categorizados como
aglomerados globulares na Via Láctea. Eles são aglomerados muito densos e esféricos que contêm
entre 100.000 e 1 milhão de estrelas; e todas essas estrelas têm propriedades químicas muito
semelhantes, sugerindo que eles nasceram na mesma época, a partir da mesma nuvem de gás.
Eles também muitas vezes consistem em estrelas muito velhas à porta da morte; os astrônomos
consideram esses antigos aglomerados globulares "fósseis" do Universo primordial e estudam-nas para
aprender sobre a química de eras do passado.
Mas há algo realmente peculiar nesses aglomerados globulares mais antigos. Eles exibem proporções
de abundância química que variam de estrela para estrela e são difíceis de explicar: um enriquecimento
de hélio, nitrogênio e sódio, e um relativo esgotamento de carbono e oxigênio.
https://www.flickr.com/photos/144614754@N02/49200475127/
https://www.sciencealert.com/the-remains-of-the-universes-first-stars-finally-seen-in-distant-gas-clouds
https://academic.oup.com/mnras/advance-article-abstract/doi/10.1093/mnras/stad1484/7170047
https://www.unige.ch/medias/en/2023/des-monstres-celestes-lorigine-des-amas-globulaires
https://physics.mcmaster.ca/~harris/mwgc.dat
https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-astro-081817-051839
2/3
A explicação que melhor se encaixa nessas abundâncias é a queima de hidrogênio em temperaturas
extremamente altas. Em 2013, os pesquisadores sugeriram que uma maneira possível de atingir essas
altas temperaturas está nos núcleos de estrelas massivas. Estrelas muito massivas. Supermassiva, até
mesmo, com cerca de 10.000 massas solares, com núcleos muito mais quentes e a pressões muito mais
altas do que as das estrelas que vemos ao nosso redor hoje.
Charbonnel e seu colega Mark Gieles, anteriormente na Universidade de Surrey, mas agora na
Universidade de Barcelona, na Espanha, determinaram em 2018 que era possível que o vento estelar
emitido por essas estrelas “poluiu” o meio interestelar de aglomerados globulares com esses elementos.
Enquanto isso, colisões em curso com estrelas menores reabasteceram a massa da estrela. Quaisquer
estrelas nascidas do material interestelar poluído herdariam as abundâncias químicas semeadas pelas
estrelas supermassivas no início do Universo.
Infelizmente, essas velhas estrelas poluidores estão mortas há muito tempo, sua luz de aglomerados
próximos há muito desapareceu da vista.
“Os aglomerados globulares têm entre 10 e 13 bilhões de anos, enquanto a vida útil máxima das
superestrelas é de dois milhões de anos”, diz Gieles. “Eles, portanto, desapareceram muito cedo dos
grupos que são atualmente observáveis. Apenas vestígios indiretos permanecem.”
É tudo muito limpo e arrumado; mas mais evidências observacionais eram necessárias. E então o JWST
deu uma olhada em uma galáxia muito, muito distante: GN-z11, à espreita a apenas 440 milhões de
anos após o Big Bang, cuja luz está apenas agora atingindo-nos depois de uma viagem de 13,3 bilhões
de anos através da expansão do espaço.
Sabemos do GN-z11 há alguns anos, mas o JWST – o telescópio espacial mais poderoso já construído
– para analisar o espectro de luz que nos enviou através do espaço e do tempo.
Os dados que chegaram mostraram-se bastante estranhos. O meio interestelar de GN-z11 é
substancialmente enriquecido em nitrogênio em comparação com o oxigênio, com uma razão de
abundância que é mais de quatro vezes maior que a do Sol ... curiosa, se consistente com a formação
de aglomerados globulares, os astrônomos observaram.
Charbonnel e seus colegas realizaram uma análise e modelagem completas, e descobriram que estrelas
gigantes entre cerca de 1.000 e 10.000 massas solares que se formaram através de colisões des
Fugistáveis de objetos menores podem explicar consistentemente as proporções de abundância, não
apenas em aglomerados globulares, mas também em GN-z11.
“A forte presença de nitrogênio só pode ser explicada pela combustão de hidrogênio a temperaturas
extremamente altas, que apenas o núcleo de estrelas supermassivas pode alcançar, como mostram os
modelos de Laura Ramirez-Galeano, estudante de mestrado em nossa equipe”, explica Charbonnel.
A evidência está longe de ser conclusiva, mas nos diz para onde procurar mais informações. Os
pesquisadores esperam obter mais dados sobre as galáxias primitivas do JWST, procurando pistas
semelhantes que possam nos ajudar a identificar essas primeiras estrelas corantes. Por sua vez, isso
poderia ajudar a resolver outros mistérios, como como os buracos negros supermassivos se formaram
no Universo primitivo e como eram as primeiras estrelas do Universo.
https://academic.oup.com/mnrasl/article/437/1/L21/1012786
https://academic.oup.com/mnras/article/478/2/2461/4987226
https://www.unige.ch/medias/en/2023/des-monstres-celestes-lorigine-des-amas-globulaires
https://www.sciencealert.com/big-bang
https://www.sciencealert.com/astronomers-find-the-new-farthest-galaxy-a-staggering-13-4-billion-light-years-away
https://pursuit.unimelb.edu.au/articles/a-galaxy-very-far-far-away
https://arxiv.org/abs/2302.10142
https://arxiv.org/abs/2302.10142
https://arxiv.org/abs/2303.04179
https://www.unige.ch/medias/en/2023/des-monstres-celestes-lorigine-des-amas-globulaires
https://www.sciencealert.com/black-holes
3/3
“Se o cenário estelar supermassivo puder ser firmado por estudos futuros, isso forneceria um passo
importante para nossa compreensão dos aglomerados globulares e para a formação de estrelas
supermassivas em geral, com inúmeras implicações importantes”, escrevem os pesquisadores.
Em qualquer caso, as propriedades peculiares de GN-z11 apenas reveladas pelo JWST exigem mais
estudos para entender os processos físicos em curso em tais objetos extremos no Universo primordial, e
sua possível conexão com a formação de globulares, estrelas supermassivas, potencialmente também
buracos negros supermassivos, entre outros.
A pesquisa foi publicada na revista Astronomy & Astrophysics.
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/05/aa46410-23/aa46410-23.html
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/05/aa46410-23/aa46410-23.html