Cientistas encontram uma das estrelas mais antigas que se formou em outra galáxia

A primeira geração de estrelas transformou o universo. Dentro de seus núcleos, hidrogênio e hélio simples se fundiam em um arco-íris de elementos. Quando essas estrelas morreram, elas explodiram e enviaram esses novos elementos por todo o universo. O ferro que corre em suas veias, o cálcio em seus dentes e o sódio que alimenta seus pensamentos nasceram no coração de uma estrela há muito morta. 

Identificação de estrelas membros de baixa metalicidade na GNM. Crédito: Astronomia da Natureza (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02223-w

Ninguém conseguiu encontrar nenhuma dessas estrelas da primeira geração, mas os cientistas anunciaram uma descoberta única: uma estrela da segunda geração que se formou originalmente numa galáxia diferente da nossa.

"Esta estrela fornece uma janela única para o processo inicial de formação de elementos em galáxias que não a nossa," disse Anirudh Chiti, pós-doutorando da Universidade de Chicago e primeiro autor do artigo que anuncia as descobertas. “Construímos uma ideia de como se parecem estas estrelas que foram quimicamente enriquecidas pelas primeiras estrelas na Via Láctea, mas ainda não sabemos se algumas destas assinaturas são únicas ou se as coisas aconteceram de forma semelhante noutras galáxias. ."

O artigo foi publicado em 20 de março na Nature Astronomy.

‘Pescar agulhas em palheiros’

Chiti é especialista no que é chamado de arqueologia estelar: reconstruir como as primeiras gerações de estrelas mudaram o universo. “Queremos compreender quais eram as propriedades dessas primeiras estrelas e quais foram os elementos que produziram”, disse Chiti.

Mas ninguém ainda conseguiu ver diretamente essas estrelas de primeira geração, se é que ainda existem alguma no universo. Em vez disso, Chiti e os seus colegas procuram estrelas que se formaram a partir das cinzas daquela primeira geração.

É um trabalho árduo, porque até a segunda geração de estrelas é hoje incrivelmente antiga e rara. A maioria das estrelas do universo, incluindo o nosso próprio Sol, são o resultado de dezenas a milhares de gerações, acumulando cada vez mais elementos pesados .

“Talvez menos de uma em cada 100 mil estrelas na Via Láctea seja uma dessas estrelas de segunda geração”, disse ele. "Você realmente está pescando agulhas em palheiros."

Mas vale a pena tirar fotos de como era o universo no passado. “Nas suas camadas exteriores, estas estrelas preservam os elementos perto de onde se formaram”, explicou. "Se conseguirmos encontrar uma estrela muito antiga e obter a sua composição química , poderemos compreender como era a composição química do Universo no local onde essa estrela se formou, há milhares de milhões de anos."

Tendências de abundância elementar de estrelas na GNM versus a Via Láctea e a galáxia anã do Escultor. Crédito: Astronomia da Natureza (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02223-w

Uma estranheza intrigante 

Para este estudo, Chiti e os seus colegas apontaram os seus telescópios para um alvo incomum: as estrelas que constituem a Grande Nuvem de Magalhães.

A Grande Nuvem de Magalhães é uma faixa brilhante de estrelas visíveis a olho nu no Hemisfério Sul. Pensamos agora que já foi uma galáxia separada que foi capturada pela gravidade da Via Láctea há apenas alguns milhares de milhões de anos. Isto torna-o particularmente interessante porque as suas estrelas mais antigas foram formadas fora da Via Láctea – dando aos astrónomos a oportunidade de saber se as condições no Universo primitivo pareciam todas iguais ou eram diferentes noutros locais.

Os cientistas procuraram evidências destas estrelas particularmente antigas na Grande Nuvem de Magalhães e catalogaram dez delas, primeiro com o satélite Gaia da Agência Espacial Europeia e depois com o Telescópio Magalhães no Chile.

Uma dessas estrelas imediatamente apareceu como uma estranheza. Ela continha muito, muito menos elementos mais pesados ​​do que qualquer outra estrela já vista na Grande Nuvem de Magalhães. Isto significa que provavelmente se formou na sequência da primeira geração de estrelas – por isso ainda não tinha acumulado elementos mais pesados ​​ao longo de repetidos nascimentos e mortes estelares.

Mapeando os seus elementos, os cientistas ficaram surpresos ao ver que tinha muito menos carbono do que ferro em comparação com o que vemos nas estrelas da Via Láctea.

“Isso foi muito intrigante e sugere que talvez o aumento de carbono da primeira geração, como vemos na Via Láctea, não fosse universal”, disse Chiti. “Teremos que fazer mais estudos, mas isso sugere que há diferenças de lugar para lugar.

“Acho que estamos preenchendo o quadro de como era o processo inicial de enriquecimento de elementos em diferentes ambientes”, disse ele.

As suas descobertas também corroboraram outros estudos que sugeriram que a Grande Nuvem de Magalhães produziu muito menos estrelas no início, em comparação com a Via Láctea.

Chiti está atualmente liderando um programa de imagens para mapear uma grande parte do céu meridional e encontrar as primeiras estrelas possíveis. “Esta descoberta sugere que deveria haver muitas destas estrelas na Grande Nuvem de Magalhães se olharmos de perto”, disse ele.

"É realmente emocionante abrir a arqueologia estelar da Grande Nuvem de Magalhães e ser capaz de mapear com tantos detalhes como as primeiras estrelas enriqueceram quimicamente o universo em diferentes regiões."

Fonte: phys.org