Uma equipe internacional de astrônomos da Universidade da Califórnia em San Diego, do Instituto de Astrofísica de Canárias (IAC) e da Universidade de Cambridge detectou grandes quantidades de oxigênio na atmosfera de uma das estrelas mais antigas e mais elementares que os cientistas das “estrelas primitivas” chamam J0815 + 4729.
Esta nova descoberta, feita usando o Observatório W. M. Keck em Maunakea, no Havaí, para analisar a composição química da estrela antiga, fornece uma pista importante sobre como o oxigênio e outros elementos importantes foram produzidos nas primeiras gerações de estrelas do universo.
Os resultados foram publicados na edição de 21 de janeiro de 2020 do The Astrophysical Journal Letters.
“Este resultado é muito emocionante. Ele nos fala sobre alguns dos primeiros tempos do universo usando estrelas em nosso quintal cósmico”, disse o cientista chefe do Observatório Keck, John O’Meara. “Estou ansioso para ver mais medições como esta, para que possamos entender melhor a primeira semeadura de oxigênio e outros elementos em todo o universo jovem”.
O oxigênio é o terceiro elemento mais abundante no universo, depois do hidrogênio e do hélio, e é essencial para todas as formas de vida na Terra, como base química da respiração e um componente básico dos carboidratos. É também o principal componente elementar da crosta terrestre. No entanto, o oxigênio não existia no universo primitivo; é criado através de reações de fusão nuclear que ocorrem no fundo das estrelas mais massivas, aquelas com massas aproximadamente 10 vezes a massa do Sol ou mais.
Rastrear a produção inicial de oxigênio e outros elementos requer o estudo das estrelas mais antigas ainda existentes. J0815 + 4729 é uma dessas estrelas; reside a mais de 5.000 anos-luz de distância em direção à constelação Lynx.
“Estrelas como J0815 + 4729 são conhecidas como estrelas de halo”, explicou o astrofísico da UC San Diego Adam Burgasser, co-autor do estudo. “Isso se deve à sua distribuição aproximadamente esférica em torno da Via Láctea, em oposição ao disco plano mais familiar de estrelas mais jovens que incluem o Sol”.
Esta animação ilustra a época mais antiga do universo, logo após o Big Bang, quando os primeiros elementos de hidrogênio, hélio e lítio foram criados no cosmos ainda quente. Esses átomos finalmente se reuniram para formar a primeira geração de estrelas massivas, que por sua vez produziram elementos mais pesados, como carbono, oxigênio e nitrogênio. À medida que essas estrelas massivas explodiam como supernovas, elas liberavam esses elementos mais pesados no universo, coletando eventualmente estrelas da próxima geração, como J0815 + 4729, com sua extraordinariamente alta abundância de oxigênio. Crédito: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)
Estrelas de halo como J0815 + 4729 são estrelas verdadeiramente antigas, permitindo que os astrônomos espiem a produção de elementos no início da história do universo.
A equipe de pesquisa observou o J0815 + 4729 usando o espectrômetro Echelle de alta resolução do Observatório Keck (HIRES) no telescópio Keck I de 10m. Os dados, que exigiram mais de cinco horas de observação da estrela durante uma única noite, foram usados ??para medir a abundância de 16 espécies químicas na atmosfera da estrela, incluindo oxigênio.
“A composição primitiva da estrela indica que ela foi formada durante as primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang, possivelmente a partir do material expelido das primeiras supernovas da Via Láctea”, disse Jonay González Hernández, pesquisador de pós-doutorado de Ramón y Cajal e principal autor do estudo.
Os dados HIRES da estrela do Observatório Keck revelaram uma composição química muito incomum. Embora tenha quantidades relativamente grandes de carbono, nitrogênio e oxigênio – aproximadamente 10, 8 e 3% das abundâncias medidas no Sol – outros elementos, como cálcio e ferro, têm uma abundância em torno de um milionésimo do Sol.
“Apenas algumas dessas estrelas são conhecidas no halo da nossa galáxia, mas nenhuma possui uma quantidade tão grande de carbono, nitrogênio e oxigênio em comparação com o seu teor de ferro”, disse David Aguado, pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Cambridge. -autor do estudo.
A busca por estrelas desse tipo envolve projetos dedicados que vasculham centenas de milhares de espectros estelares para descobrir algumas fontes raras como J0815 + 4729 e, em seguida, observações de acompanhamento para medir sua composição química. Esta estrela foi identificada pela primeira vez em dados obtidos com o Sloan Digital Sky Survey (SDSS), depois caracterizado pela equipe do IAC em 2017 usando o Telescópio Grand Canary em La Palma, Espanha.
“Trinta anos atrás, começamos no IAC a estudar a presença de oxigênio nas estrelas mais antigas da galáxia; esses resultados já haviam indicado que esse elemento foi produzido enormemente nas primeiras gerações de supernovas. No entanto, não podíamos imaginar que acharia um caso de enriquecimento tão espetacular quanto o desta estrela “, observou Rafael Rebolo, diretor do IAC e co-autor do estudo.
Publicado em 29/01/2020
Artigo original:
Estudo original (base científica):
- http://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ab62ae
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