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Do tempo em que as estrelas eram gigantes

Astrônomos encontram a primeira prova de que, no início do Universo, os astros eram imensos, pelo menos 140 vezes maiores que o Sol

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postado em 22/08/2014 12:38

Roberta Machado

Ilustração da SDSS J0018-0939, estrela na qual foram achados os vestígios das antigas estrelas gigantes  
Ilustração da SDSS J0018-0939, estrela na qual foram achados os vestígios das antigas estrelas gigantes

As primeiras estrelas do Universo fariam o Sol parecer um grão de areia. Pesquisadores encontraram uma evidência de que os astros iniciais eram dezenas de vezes maiores do que o ponto que ilumina a Terra. Rastros de uma dessas megaestrelas foram encontrados em um corpo celeste chamado SDSS J0018-0939, localizado a quase mil anos-luz de distância. Na esfera de gás, os astrônomos identificaram uma assinatura química segundo a qual havia ali elementos que formaram uma estrela 140 vezes maior do que o Astro-Rei. A descoberta, publicada na revista Science, pode mudar a forma como os astrônomos compreendem a formação e a evolução do Cosmos.

A comunidade científica já teorizava que os corpos celestes primordiais eram bastante grandes, mas essa é a primeira prova das estrelas de proporções gigantescas. Nos últimos 30 anos, os especialistas têm procurado por estrelas como essa — astros com pouco metal que tenham sido formados no início dos tempos. No entanto, nenhuma pesquisa havia encontrado na Via Láctea a assinatura de explosões de supernova de estrelas muito maciças, com mais de 100 massas solares.

A estrela fóssil, como a chamam os pesquisadores, foi detectada com o espectrógrafo de alta dispersão do Telescópio Subaru, no Japão. Sua composição não se encaixa em nenhum modelo estelar tradicional, com uma quantidade de ferro 300 vezes menor do que a do Sol e significativamente deficiente em elementos leves, como o carbono e o magnésio.

De acordo com os elementos encontrados na J0018-0939, foi possível supor as características de sua “estrela mãe”. A baixa concentração de ferro e de outros elementos indica que ela nasceu em um tempo que os astros tinham receitas mais simples, a partir de elementos gerados por uma violenta explosão de uma supernova gigantesca. Ou seja, ela só poderia ter sido formada com o material restante dos primeiros objetos gerados depois do Big Bang.

“A estrela que estamos observando deve ter sido formada de nuvens de gás poluídas pelas primeiras supernovas. Antes da poluição, a nuvem de gás consistia em puro hidrogênio e hélio, logo depois do big bang. Esse é o registro do produto da primeira geração de estrelas muito maciças”, conclui Wako Aoki, membro do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) e autor da descoberta.

A confirmação da existência de uma estrela de dimensões tão grandiosas confirma a teoria de que, no início, a atividade cósmica era tanta e tão violenta que acabou dando origem à variedade de elementos que existe hoje no Universo. Era na morte das estrelas que o hélio e o hidrogênio se uniam em um processo subatômico, formando tudo o que existe na tabela periódica atualmente. Quando chegavam ao fim da vida, os núcleos das estrela massivas entravam em colapso e causavam uma explosão, deixando para trás um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. O fenômeno dava origem a elementos pesados, como o carbono e o ferro.

Respostas
Como o tamanho das estrelas costuma ser inversamente proporcional à expectativa de vida delas, é muitíssimo improvável que os pesquisadores consigam observar diretamente os objetos formados no início do universo, há aproximadamente 13 bilhões de anos. “Todas essas grandes estrelas já morreram, nenhuma vai ser visível. A única forma de saber como era o início do universo é olhar para o que essa primeira geração gerou”, explica Silvia Cristina Fernandes Rossi, professora de astronomia da Universidade de São Paulo (USP). “Essa estrela é o mais próximo do que a gente pode chegar do resultado da explosão de estrelas massivas.”

A descoberta vai ajudar os pesquisadores a entenderem como eram as primeiras estrelas e como elas deram origem aos elementos do Cosmos. O modelo que prevê a explosão desse tipo de astro, diz a professora, é essencial para explicar a abundância de elementos e como eles interagem entre si. “Juntando observação com teoria, conseguimos saber que existe uma mistura muito maior do que se pensava. É dinâmico em termos de interação”, aponta Rossi.

“A massa das primeiras estrelas determina como a idade das trevas cósmica terminou. Quanto maior a estrela, maior é a regeneração do meio cósmico. Regeneração, aqui, significa a produção de fótons ionizantes, energéticos, e a energia absorvida das explosões das supernovas”, ensina Volker Bromm, professor de astronomia na Universidade do Texas. Segundo ele, caso tenham existido estrelas ainda maiores, até mil vezes maiores que o Sol, elas podem ter deixado para trás buracos negros provavelmente com várias centenas de massas solares, o que pode ter formado as “sementes” de superburacos negros.

Essas informações também serão usadas para guiar o trabalho do James Webb Space Telescope, uma sonda espacial que será lançada em 2018 para estudar cada fase da história do Universo, desde o big bang até a formação dos sistemas solares similares ao nosso. Com o instrumento, os astrônomos esperam identificar objetos formados no início do cosmos, determinar como as galáxias e a matéria escura evoluíram, descrever o nascimento das primeiras estrelas e planetas e estudar as propriedades químicas e físicas de tudo o que existe hoje.


Composição solar
Com 4,5 bilhões de anos, o Sol compõe 99,8% da massa do Sistema Solar, com uma massa 332 mil vezes maior do que a da Terra e raio estimado em 1,3 milhões de quilômetros. Ele é formado principalmente por hidrogênio, e um quarto da sua composição é de hélio. No entanto, o astro também contém outros elementos, como oxigênio, carbono, ferro e nitrogênio.


Para saber mais

Mapa cósmico

A descoberta da estrela-fóssil foi parte do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), projeto que deu origem aos mapas tridimensionais mais detalhados do Universo já criados. O trabalho teve início há quase 15 anos, depois de uma década de planejamento e construção do equipamento. A pesquisa, que entrou na sua quarta fase, já demonstrou que o Cosmos é formado principalmente por matéria escura, forneceu provas da teoria da relatividade de Einstein e ajudou os astrônomos a compreenderem melhor como se formam os buracos negros e as galáxias.

Vida encontrada no vácuo espacial


Astronautas russos encontraram micro-organismos vivos do lado de fora da Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês), em pleno vácuo. O anúncio ainda carece de explicação, mas pode trazer dados importantes para a compreensão de como a vida surgiu na Terra. O material foi recolhido por Olek Artemyev e Alexander Skvortsov durante uma saída para limpeza de janelas (ou iluminadores, no linguajar dos cosmonautas) da seção russa da ISS. Ao recolher amostras da “sujeira” e analisá-las, os dois se surpreenderam ao encontrar “vestígios de plâncton marinho”.

A descoberta foi divulgada nesta semana pela agência de notícias russa Itar-Tass. “Realizamos trabalhos especiais para polir e colocar os iluminadores em ordem. Isto é especialmente necessário durante longos voos espaciais” explicou Vladimir Solovyev, chefe da missão orbital russa. Segundo ele, os cientistas da Agência Espacial Russa ainda não possuem uma explicação para o fato, mas descartam a possibilidade de o plâncton ter sido levado pelas naves que transportam mantimentos e astronautas até a ISS. Isso porque o material achado não é típico de Bankinur, região do Cazaquistão usada como base de lançamento dos foguetes russos.

A principal hipótese é que correntes de ar tenham carregado o plâncton até o laboratório espacial, que orbita a Terra a 330km de altitude. “Os resultados do experimento são únicos. Isso precisa ser melhor estudado”, acrescentou Solovyev. Segundo ele, os organismos encontrados presos à estação espacial podem ser achados na superfície dos oceanos da Terra.

Também não foi possível confirmar se o plâncton estava se desenvolvendo no vácuo, mas os indícios apontam que é possível para algumas formas de vida sobreviverem às duras condições no espaço, que incluem gravidade zero, temperaturas baixíssimas e grande quantidade de radiação cósmica. O achado também reforça a teoria de que vida orgânica pode ter chegado ao planeta viajando a bordo de cometas e asteroides.
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