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‘No limite do que pensávamos ser possível’: astrônomos encontram estrela extremamente rara do universo antigo
Os cientistas adotaram o papel de “arqueólogos cósmicos” para descobrir uma estrela rara de segunda geração, deficiente em ferro – essencialmente um registo fóssil da evolução química do nosso Universo. Tal como a descoberta de artefactos aqui na Terra nos ensina sobre gerações perdidas de humanos, esta observação fornece provas concretas de como a primeira geração de estrelas morreu para enriquecer quimicamente as suas sucessoras.
A segunda geração, ou POP II, estrela foi descoberto no anão galáxia Pictor II, localizado a cerca de 150.000 anos-luz da Terra, na constelação Pictor, usando o Câmera de energia escura (DECam) montado no telescópio Víctor M. Blanco de 4 metros. Designada PicII-503, a estrela tem apenas 1/40.000 do ferro contido no Sol, que é uma estrela de terceira geração, ou (um tanto confusa) POP I. O fato de PicII-503 ter a menor concentração de ferro já vista além do Via Láctea torna-a uma das estrelas mais primordiais já descobertas.
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“Descobertas como esta são arqueologia cósmica, descobrindo fósseis estelares raros que preservam as impressões digitais das primeiras estrelas do universo”, Chris Davis, Diretor do Programa da Fundação Nacional de Ciência do NOIRLab disse em um comunicado.
Uma espécie de magia
As primeiras estrelas do universo, ou estrelas POP III, nasceram quando a abundância química do cosmos não se estendia além hidrogêniohélio e um punhado de elementos mais pesados, que os astrônomos chamam coletivamente de “metais”. Isso significava que essas estrelas POP III também eram dominadas por hidrogênio com apenas um pouco de hélio e muito pouco em termos de metais. Estas estrelas forjaram o primeiro carbono e ferro nos seus núcleos, material que foi distribuído no meio interestelar quando estas estrelas partiram. supernova e explodiram no final de suas vidas.
Nuvens interestelares de gás e poeira enriquecidas com estes metais acabaram por arrefecer e colapsar para dar origem à segunda geração de estrelas, estrelas que eram mais ricas em metais graças à doação de elementos pesados das suas antecessoras. Isso torna o POP II semelhante a cápsulas do tempo, registrando uma etapa importante no enriquecimento químico do universo.
“Descobrir uma estrela que preserva inequivocamente os metais pesados das primeiras estrelas estava no limite do que pensávamos ser possível, dada a extrema raridade destes objetos”, disse o líder da equipe, Anirudh Chiti, da Universidade de Stanford, no comunicado. “Com a menor abundância de ferro já obtida em qualquer galáxia anã ultrafraca, PicII-503 fornece uma janela para a produção inicial de elementos dentro de um sistema primordial sem precedentes.”
O primeiro exemplo confirmado de uma estrela POP II encontrada numa galáxia anã fraca, PicII-503 foi destacada como uma estrela extremamente pobre em metais em dados recolhidos pelo estudo MAGIC (Mapping the Ancient Galaxy in CaHK) da DECam. Este esforço de observação de 54 noites foi desenvolvido com o propósito explícito de identificar as estrelas mais antigas e quimicamente mais primitivas da Via Láctea e das suas companheiras galáxias anãs.
“Sem os dados do MAGIC, teria sido impossível isolar esta estrela entre as centenas de outras estrelas nas proximidades da galáxia anã ultra-fraca Pictor II”, disse Chiti.
Chiti e colegas combinaram dados MAGIC com observações do Telescópio muito grande (VLT) na região do deserto de Atacama, no norte do Chile, e com o Telescópio Baade Magellan para descobrir baixas abundâncias de ferro e cálcio em PicII-503, as mais baixas observadas para além da nossa galáxia natal. Por sua vez, isto revelou que PicII-503 foi o primeiro registo de enriquecimento químico encontrado numa galáxia anã.
Uma possível explicação para a proporção chocantemente baixa de ferro para carbono do PicII-503 é que quando as estrelas POP III se transformaram em supernovas, essas explosões tiveram energia relativamente baixa. Isso significaria que, enquanto elementos mais leves, como o carbono, foram lançados no meio interestelar, elementos pesados, como o ferro, caíram de volta nos destroços da supernova.
O facto de PicII-503 ser encontrado numa das mais pequenas galáxias anãs alguma vez observadas, com uma influência gravitacional correspondentemente baixa, apoia a ideia de estrelas POP III morrerem em supernovas de baixa energia.
“O que mais me entusiasma é que observamos o resultado da produção inicial do elemento numa galáxia primordial, o que é uma observação fundamental!” Chiti disse. “Também se liga claramente à assinatura que vimos nas estrelas do halo de menor metalicidade da Via Láctea, ligando as suas origens e a natureza enriquecida com primeiras estrelas destes objetos.”
A pesquisa da equipe foi publicada nesta segunda-feira (16 de março) na revista Astronomia da Natureza.
