As esperanças dos astrônomos por estrelas imaculadas pontilhadas: elas estão poluídas afinal
Esta densa coleção de estrelas é o que você vê quando aponta o Hubble para o centro galáctico em uma região relativamente livre de poeira. Mas todas as estrelas que conhecemos têm elementos pesados e, portanto, não fazem parte da primeira geração de estrelas. As verdadeiras “primeiras estrelas” podem ser encontradas? (ESA / A. Calamida e K. Sahu, STScI e SWEEPS Science Team / NASA)
Em 2015, a galáxia ultra-distante CR7 foi medida para ter hidrogênio e hélio, mas nenhum carbono ou oxigênio. Com as novas observações do ALMA, afinal há carbono.
Por mais brilhantes que sejam as estrelas do nosso Universo hoje, elas não foram as primeiras a surgir no tempo e no espaço.
O espectro de luz visível do Sol, que nos ajuda a entender não apenas sua temperatura e ionização, mas a abundância dos elementos presentes. As linhas longas e grossas são hidrogênio e hélio, mas todas as outras linhas são de um elemento pesado que deve ter sido criado em uma estrela de geração anterior. (Nigel Sharp, NOAO / Observatório Solar Nacional em Kitt Peak / AURA / NSF)
Uma variedade de elementos pesados é encontrada dentro de cada estrela, aglomerado de estrelas ou galáxia já observada.
Remanescentes de supernovas (L) e nebulosas planetárias (R) são ambas as maneiras pelas quais as estrelas reciclam seus elementos queimados e pesados de volta ao meio interestelar e à próxima geração de estrelas e planetas. As primeiras estrelas primitivas precisam ter sido criadas antes que supernovas, nebulosas planetárias ou fusões de estrelas de nêutrons poluíssem o meio interestelar com elementos pesados. (ESO / Very Large Telescope / instrumento e equipe FORS (L); NASA, ESA, C.R. O'Dell (Vanderbilt) e D. Thompson (Large Binocular Telescope) (R))
A única maneira de criar elementos mais pesados que o hélio é através da fusão nuclear, exigindo a existência de gerações anteriores de estrelas.
As abundâncias previstas de hélio-4, deutério, hélio-3 e lítio-7 conforme previsto pela Nucleossíntese do Big Bang, com observações mostradas nos círculos vermelhos. As primeiras estrelas do Universo deveriam ter exatamente essa abundância de elementos leves, sem nada mais pesado. (Equipe Científica da NASA / WMAP)
No entanto, de acordo com as previsões do Big Bang, as primeiras estrelas deveriam ter sido feitas de material puro.
Uma rica nebulosa de gás, empurrada para o meio interestelar pelas novas estrelas quentes formadas na região central. Quando as nuvens de gás colapsam, elas formam novas estrelas, mas ainda não encontramos estrelas feitas de hidrogênio e hélio sem também serem feitas de carbono e oxigênio. (Observatório Gêmeos / AURA)
Com o tempo, a gravitação deve puxar esse gás – feito apenas de hidrogênio e hélio – juntos, formando populações de estrelas não poluídas.
Os espectros de absorção de diferentes populações de gás (L) nos permitem derivar as abundâncias relativas de elementos e isótopos (centro). Em 2011, duas nuvens de gás distantes que não continham elementos pesados e uma relação deutério-hidrogênio (R) foram descobertas pela primeira vez. (Michele Fumagalli, John M. O'Meara e J. Xavier Prochaska, via http://arxiv.org/abs/1111.2334)
Em 2011, encontramos o primeira evidência de gás puro e não poluído , mas ainda não havia colapsado para formar estrelas.
Uma imagem verdadeira da galáxia COSMOS Redshift 7, tirada em luz ultravioleta de quadro de repouso pelo Telescópio Espacial Hubble. (D. Sobral et al. (2015), via https://arxiv.org/abs/1504.01734)
Mas notícias ainda maiores vieram em 2015, quando a galáxia COSMOS Redshift 7 (CR7) foi descoberto.
Quando a luz de CR7 foi dividida em seus componentes espectrais, foram encontradas linhas correspondentes ao hélio (L), mas nenhuma evidência de carbono (R) estava lá, nem (não mostradas) as linhas esperadas de nitrogênio ou oxigênio. Se houvesse algum elemento pesado, eles eram muito menos abundantes ou muito mais baixos em ionização do que o esperado. (D. Sobral et al. (2015), via https://arxiv.org/abs/1504.01734)
A partir de 13 bilhões de anos atrás, linhas de hélio foram observadas, sem quaisquer linhas de carbono ou oxigênio .
Uma ilustração da galáxia CR7, que pode abrigar várias populações de estrelas de várias idades (como ilustrado), mas a esperança era que o componente mais brilhante fosse intocado e não tivesse elementos pesados. (M. Kornmesser / ESO)
A esperança era que CR7 continha estrelas feitas apenas de hidrogênio e hélio.
O Atacama Large Millimeter submillimeter Array (ALMA) é um dos radiotelescópios mais poderosos da Terra. Esses telescópios podem medir assinaturas de comprimento de onda longo de átomos, moléculas e íons que são inacessíveis a telescópios de comprimento de onda mais curto como o Hubble. (ESO/C. Malin)
Mas observações recentes do ALMA esmagaram essas esperanças.
Os contornos em torno de CR7, que tem pelo menos 3 componentes (uma galáxia maior e duas galáxias satélites menores que estão se fundindo), mostram que existe uma forma de carbono menos ionizada do que foi sondada anteriormente, e existe em grande abundância, no gás e poeira cercando e penetrando esta jovem galáxia em crescimento. (J. Matthee et al 2017 ApJ 851 145)
Ao olhar para a poeira ao redor das estrelas, eles encontraram carbono afinal, e está em toda parte .
Diagrama esquemático da história do Universo, destacando a reionização. Antes da formação de estrelas ou galáxias, o Universo estava cheio de átomos neutros, imaculados e bloqueadores de luz. Embora a maior parte do Universo não se torne reionizada até 550 milhões de anos depois, algumas regiões afortunadas são reionizadas em épocas muito anteriores, e algumas regiões podem permanecer intocadas por mais tempo. (S.G. Djorgovski et al., Caltech Digital Media Center)
É uma galáxia crescente e crescente, mas não é pura.
Devemos procurar em outro lugar para encontrar as primeiras estrelas do Universo.
Principalmente Mute Monday conta a história científica de uma imagem, objeto ou fenômeno no Universo em imagens, visuais e não mais de 200 palavras. Fale menos, sorria mais.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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