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Pesquisadores estudam as primeiras estrelas do universo por meio de simulações

Danielle Cassita
·3 minuto de leitura

As limitações dos telescópios e observatórios que temos hoje não permitem que os astrônomos e astrofísicos consigam observar as primeiras estrelas do universo, formadas cerca de 100 milhões de anos após o Big Bang. Assim, para descobrir como elas eram, pesquisadores do Center for Relativistic Astrophysics realizaram um estudo em que simularam as primeiras estrelas em supercomputadores.

Nesse cenário, as hipóteses mostram que essas estrelas teriam se formado nesse período a partir de uma sopa primordial de hidrogênio, hélio e pequenas quantidades de metais leves. Depois, esses gases se resfriaram e colapsaram, formando estrelas que chegaram a ter mil vezes a massa do Sol e, por isso, não devem ter vivido mais que alguns milhões de anos; conforme essas estrelas sem metais explodiam em supernovas, elas formavam novas gerações de estrelas com elementos mais pesados, como o carbono.

Na fileira superior, a representação da densidade, temperatura e abundância do carbono, e na inferior, a formação das estrelas (Imagem: Reprodução/Chiaki et al)
Na fileira superior, a representação da densidade, temperatura e abundância do carbono, e na inferior, a formação das estrelas (Imagem: Reprodução/Chiaki et al)

Um dos tipos de estrelas dessa nova geração é o das estrelas pobres em metal, enriquecidas com carbono (CEMP), cuja composição reflete a fusão dos elementos mais pesados que ocorria das primeiras estrelas. Com isso, os astrofísicos podem entender o que aconteceu durante a “Era das Trevas”, na qual as primeiras estrelas se formaram e não podem ser observadas. Assim, o estudo liderado pelo pesquisador Gen Chiaki e John Wise, professor associado, modelou as supernovas dessas primeiras estrelas do universo

Como Wise aponta, “não é possível observar as primeiras gerações de estrelas. Assim, é importante olhar os fósseis vivos do universo primordial, porque eles têm as digitais deixadas pelas primeiras estrelas através da química produzida pelas supernovas das primeiras estrelas". Feitas com supercomputadores poderosos com grandes capacidades de processamento, os modelos da equipe revelaram que as estrelas com pouco metal que se formaram depois que as primeiras estrelas do universo, foram enriquecidas com carbono pela mistura de partículas ejetadas pelas primeiras supernovas.

A animação mostra uma supernova de 50 massassolares, e o o centro contém "embriões" de estrelas (Imagem: Reprodução/Chiaki et al)
A animação mostra uma supernova de 50 massassolares, e o o centro contém "embriões" de estrelas (Imagem: Reprodução/Chiaki et al)

Além disso, as simulações também mostraram que as nuvens de gases produzidas pelas primeiras supernovas eram enriquecidas por carbono, que levaram à formação de estrelas de baixa massa pobres em metais que provavelmente ainda existem. Para Chiaki, essas estrelas têm muito pouco ferro em comparação às estrelas ricas em carbono com pouquíssima da abundância do ferro tem no Sol. Entretanto, é possível ver a fragmentação das nuvens de gás, que indica que as estrelas de baixa massa se formam em um regime de baixa abundância de ferro e que ainda não foram observadas.

Essas investigações fazem parte da "arqueologia galáctica", uma área em desenvolvimento em que os astrônomos procuram estrelas antigas para estudar e aprender mais sobre elas, que morreram há tanto tempo. Agora, o próximo passo será destrinchar as características do carbono das estrelas antigas e incorporar outros elementos pesados em simulações maiores. “Nossos corpos e nosso planeta são feitos de carbono, oxigênio, nitrogênio e cálcio. Nosso estudo é muito importante para ajudar a entender a origem desses elementos dos quais nós, humanos, somos formados”, finaliza Chiaki.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Canaltech

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