Uma Janela para o Universo Mais Antigo
Os astrônomos descobriram uma estrela de segunda geração excepcionalmente rara que se formou no rastro da primeira geração estelar do universo - e cuja composição química fornece evidência direta de como essas antigas estrelas enriqueceram o cosmos com os elementos pesados que tornaram possível toda a química subsequente. Os pesquisadores descreveram a descoberta como situando-se na borda do que pensávamos ser possível, refletindo tanto sua raridade quanto a precisão da detecção necessária para identificá-la.
A estrela é extremamente deficiente em ferro - uma impressão digital química que coloca sua formação na época mais antiga do universo, quando elementos pesados como o ferro apenas começaram a se acumular. A deficiência de ferro é o diagnóstico chave: o ferro é forjado principalmente nos interiores estelares e distribuído por explosões de supernovas. As estrelas que se formaram no início, antes que muitas dessas explosões ocorressem, contêm muito pouco ferro. As estrelas que se formaram a partir de material processado através de um único progenitor de primeira geração são quase vanishingly raras.
As Primeiras Estrelas e O Que Deixaram Para Trás
Acredita-se que as primeiras estrelas do universo, conhecidas como estrelas Population III, formaram-se aproximadamente 100 a 400 milhões de anos após o Big Bang a partir de nuvens de hidrogênio e hélio - os únicos elementos que existiam na época. Essas estrelas eram provavelmente massivas, queimando rapidamente seu combustível e terminando em espetaculares supernovas que dispersaram elementos recém-sintetizados no gás circundante.
Esse material disperso se misturou em nuvens de gás subsequentes e deu origem às estrelas Population II - a segunda geração - que incorporaram os metais produzidos por seus predecessores. O termo metais em astronomia refere-se a qualquer elemento mais pesado que o hélio, e até mesmo quantidades de traço desses elementos mais pesados mudam fundamentalmente a física da formação estelar, permitindo que o gás esfrie de forma mais eficiente e forme diferentes tipos de populações estelares.
Encontrar uma estrela que se formou a partir de gás enriquecido por uma única supernova Population III permite aos astrônomos ler o padrão de nucleossíntese daquele progenitor específico. É a coisa mais próxima a uma medição direta do que as primeiras estrelas do universo eram.
Como Foi Descoberta
A descoberta foi feita por uma equipe de pesquisadores descritos como arqueólogos cósmicos - astrônomos que estudam as composições químicas de estrelas muito antigas para reconstruir a história do universo primitivo. A técnica, conhecida como arqueometria estelar ou cosmologia de campo próximo, usa espectroscopia de alta resolução para medir a abundância de dezenas de elementos em atmosferas estelares.
Encontrar estrelas deficientes em ferro requer extensos levantamentos do céu seguidos de espectroscopia de acompanhamento com grandes telescópios. A maioria das estrelas antigas tem pelo menos algum enriquecimento de ferro do histórico acumulado de gerações estelares, tornando as estrelas verdadeiramente pobres em ferro descobertas de agulha no palheiro. A nova descoberta exigiu a busca em bancos de dados de milhões de espectros estelares para identificar candidatos com as assinaturas químicas corretas, depois confirmá-los com observações espectroscópicas de alta resolução.
O Que a Química Revela
As abundâncias químicas medidas na estrela recém-descoberta contam uma história sobre seu progenitor Population III. O padrão de carbono, nitrogênio, oxigênio, magnésio e outros elementos leves em relação ao ferro codifica informações sobre a massa da primeira estrela, a energia de sua explosão de supernova e a mistura dos produtos de explosão com o gás circundante antes da formação da estrela de segunda geração.
Os modelos astrofísicos de supernovas Population III preveem padrões de abundância específicos dependendo da massa do progenitor e da energia da explosão. Ao comparar as abundâncias observadas com essas previsões teóricas, os pesquisadores podem estreitar as propriedades prováveis da estrela de primeira geração específica cuja morte semeou este sobrevivente particular de segunda geração.
Os resultados adicionam um novo ponto de dados ao catálogo pequeno mas crescente de estrelas que se acredita terem se formado a partir de eventos isolados de supernovas Population III. Cada nova descoberta permite restrições estatísticas mais rígidas na distribuição de massa e energética de explosão da primeira geração estelar - propriedades que permanecem teoricamente incertas e observacionalmente escassas.
Significado para a Cosmologia
Compreender as estrelas Population III importa além da curiosidade histórica. As propriedades das primeiras estrelas moldaram como o universo evoluiu em suas épocas primitivas - quão rapidamente foi reionizado, como os metais foram distribuídos através das primeiras galáxias e como as gerações subsequentes de estrelas e planetas se formaram. Essas questões conectam a física do Big Bang às condições que eventualmente tornaram possíveis os planetas rochosos e a química da vida.
Espera-se que os observatórios de próxima geração, incluindo os programas em andamento do James Webb Space Telescope e futuros telescópios extremamente grandes, avancem este campo ainda mais - tanto ao encontrar mais antigas estrelas pobres em metais no halo de Milky Way quanto ao potencialmente detectar assinaturas de estrelas Population III nas galáxias mais distantes já observadas.
Este artigo é baseado em reportagens da Space.com. Leia o artigo original.
Originally published on space.com
