Descobertas nuvens de gás resultantes da explosão das primeiras estrelas

Com informações do ESO - 03/05/2023

Nuvem de gás distante que contém diferentes elementos químicos, ilustrados aqui por representações esquemáticas dos vários átomos.
[Imagem: ESO/L. Calçada, M. Kornmesser]

Estrelas da primeira geração

Com o auxílio do telescópio VLT, no Chile, astrônomos descobriram pela primeira vez as impressões digitais deixadas pela explosão das primeiras estrelas do Universo, as chamadas estrelas de primeira geração ou estrelas de População III.

São três nuvens de gás distantes, cuja composição química corresponde à que se espera das primeiras explosões estelares.

"Conseguimos, pela primeira vez, identificar os vestígios químicos das explosões das primeiras estrelas em nuvens de gás muito distantes", afirma Andrea Saccardi, do Observatório de Paris , na França.

Os astrônomos acreditam que as primeiras estrelas que se formaram no Universo eram muito diferentes das que vemos atualmente. Quando surgiram, há 13,5 bilhões de anos, aquelas estrelas continham apenas hidrogênio e hélio, os elementos químicos mais simples que existem na natureza.

Dezenas ou centenas de vezes mais massivas do que o nosso Sol, essas estrelas morreram rapidamente em poderosas explosões de supernova, enriquecendo pela primeira vez o gás circundante com elementos mais pesados - logo após o Big Bang, os únicos elementos presentes no Universo eram os três mais leves, hidrogênio, hélio e vestígios minúsculos de lítio; os elementos mais pesados formaram-se muito mais tarde nas estrelas.

Gerações posteriores de estrelas formaram-se a partir do gás enriquecido resultante dessas explosões e, por sua vez, ejetaram também elementos mais pesados no meio interestelar.

Este diagrama ilustra a maneira como os astrônomos analisam a composição química de nuvens de gás distantes utilizando a luz de um objeto de fundo, como um quasar.
[Imagem: ESO/L. Calçada]

Pouco ferro

Se as primeiras estrelas já desapareceram há tanto tempo, como é possível ter informações sobre elas? "As estrelas primordiais podem ser estudadas de forma indireta através da detecção dos elementos químicos que dispersaram no seu meio após a sua morte," explicou Stefania Salvadori, da Universidade de Florença, na Itália.

A equipe encontrou três nuvens de gás muito distantes, observadas quando o Universo tinha apenas 10-15% da sua idade atual, com uma impressão digital química que corresponde ao que se espera das explosões das primeiras estrelas.

Dependendo da massa dessas estrelas primitivas e da energia das suas explosões, essas primeiras supernovas liberaram diferentes elementos químicos, como o carbono, o oxigênio e o magnésio, que estão presentes nas camadas exteriores das estrelas. Mas algumas dessas explosões não foram suficientemente energéticas para expelir elementos mais pesados, como o ferro, que se encontra apenas nos núcleos das estrelas.

Uma vez que a presença de ferro nas nuvens de gás resultantes tornaria difícil ter a certeza de que o material era verdadeiramente intocado, a equipe procurou apenas nuvens de gás distantes pobres em ferro, mas ricas em outros elementos, que seriam os restos das explosões de mais baixa energia.

E foi exatamente isso que eles encontraram: Três nuvens distantes no Universo primitivo com muito pouco ferro, mas muito carbono e outros elementos - a impressão digital das explosões das primeiras estrelas.

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