Os astrônomos podem ter descoberto os antigos restos químicos das primeiras estrelas a iluminar o Universo. Usando uma análise inovadora de um quasar distante observado pelo telescópio Gemini North de 8,1 metros no Havaí, operado pelo NOIRLab da NSF, os cientistas encontraram uma proporção incomum de elementos que, eles argumentam, só poderiam vir dos detritos produzidos pelo explosão de uma estrela de primeira geração de 300 massas solares.
As primeiras estrelas provavelmente se formaram quando o Universo tinha apenas 100 milhões de anos, menos de um por cento de sua idade atual. Essas primeiras estrelas – conhecidas como População III – eram tão titânicamente massivas que, quando terminaram suas vidas como supernovas, se separaram, semeando o espaço interestelar com uma mistura distinta de elementos pesados. Apesar de décadas de busca diligente por astrônomos, no entanto, não houve evidência direta dessas estrelas primordiais, até agora.
Ao analisar um dos quasares mais distantes conhecidos [1] usando o telescópio Gemini North , um dos dois telescópios idênticos que compõem o Observatório Internacional Gemini, operado pelo NOIRLab da NSF, os astrônomos agora pensam ter identificado o material remanescente da explosão de uma estrela de primeira geração. Usando um método inovador para deduzir os elementos químicos contidos nas nuvens ao redor do quasar, eles notaram uma composição altamente incomum – o material continha mais de 10 vezes mais ferro do que magnésio em comparação com a proporção desses elementos encontrados em nosso Sol.
Os cientistas acreditam que a explicação mais provável para essa característica marcante é que o material foi deixado para trás por uma estrela de primeira geração que explodiu como uma supernova de instabilidade de pares . Essas versões notavelmente poderosas de explosões de supernovas nunca foram testemunhadas, mas teoricamente são o fim da vida de estrelas gigantes com massas entre 150 e 250 vezes a do Sol.
Explosões de supernovas de instabilidade de pares acontecem quando fótons no centro de uma estrela se transformam espontaneamente em elétrons e pósitrons – a contraparte de antimatéria carregada positivamente para o elétron. Essa conversão reduz a pressão de radiação dentro da estrela, permitindo que a gravidade a supere e levando ao colapso e subsequente explosão.
Ao contrário de outras supernovas, esses eventos dramáticos não deixam vestígios estelares, como uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, e, em vez disso, ejetam todo o seu material para o ambiente. Existem apenas duas maneiras de encontrar evidências deles. A primeira é capturar uma supernova de instabilidade de pares enquanto ela acontece, o que é um acontecimento altamente improvável. A outra maneira é identificar sua assinatura química a partir do material que eles ejetam no espaço interestelar.
Para sua pesquisa, os astrônomos estudaram os resultados de uma observação anterior feita pelo telescópio Gemini North de 8,1 metros usando o Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS). Um espectrógrafo divide a luz emitida por objetos celestes em seus comprimentos de onda constituintes, que carregam informações sobre quais elementos os objetos contêm. Gemini é um dos poucos telescópios do seu tamanho com equipamento adequado para realizar tais observações.
Deduzir as quantidades de cada elemento presente, no entanto, é uma tarefa complicada porque o brilho de uma linha em um espectro depende de muitos outros fatores além da abundância do elemento.
Dois coautores da análise, Yuzuru Yoshii e Hiroaki Sameshima, da Universidade de Tóquio, abordaram esse problema desenvolvendo um método de usar a intensidade dos comprimentos de onda em um espectro quasar para estimar a abundância dos elementos ali presentes. Foi usando esse método para analisar o espectro do quasar que eles e seus colegas descobriram a razão visivelmente baixa de magnésio para ferro.
FONTES:
https://noirlab.edu/public/news/noirlab2222/?lang=
https://arxiv.org/pdf/2207.11909.pdf
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