Vestígios da explosão de uma estrela da primeira geração

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NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / Spaceengine

Sentimento de artista mostra um campo de estrelas da População III.

As primeiras estrelas eram tão maciças que, quando explodiram uma vez que supernovas, se espalharam pelo Espaço uma vez que uma mistura distinta de elementos pesados. 

Conhecidas uma vez que estrelas da População III, provavelmente formaram-se quando o Universo tinha unicamente 100 milhões de anos e eram tão maciças que, quando explodiram uma vez que supernovas, se desfizeram e semearam no espaço interestelar uma mistura distinta de elementos pesados.

Ao investigar ULAS J1342+0928, um dos mais distantes quasares conhecidos, os astrónomos identificaram agora o material remanescente da explosão de uma estrela de primeira geração, de negócio com a Sci News.

Os astrónomos repararam numa elaboração altamente invulgar — o material continha 10 vezes mais ferro do que magnésio, em confrontação com a proporção destes elementos encontrados no nosso sol.

Os astrónomos acreditam que a explicação mais provável para esta propriedade marcante é que o material foi deixado para trás por uma estrela de primeira geração, que explodiu uma vez que uma supernova de dupla instabilidade.

“De negócio com a cosmologia do Big Bang, a nucleossíntese não produz elementos pesados devido à rápida subtracção da densidade e da temperatura, à medida que o Universo se expande”, explicou Yuzuru Yoshii, astrónomo da Universidade de Tóquio.

“Isto levou a uma tradução imediata de que os elementos pesados observados em vários objetos no Universo são sintetizados no interno de estrelas maciças e ejetados por supernovas”, acrescentou o astrónomo.

“Portanto, a primeira geração de objetos estelares chamada População III deveria ser composta por estrelas maciças nascidas do gás constituído quase exclusivamente por hidrogénio e hélio”, refere ainda Yoshii.

“Se a função da volume inicial das hipotéticas estrelas População III se estendesse a massas tão baixas uma vez que 1 volume solar, a sua vida seria tão longa uma vez que a idade da Galáxia, e sobreviveriam para serem observadas nos dias de hoje”, indica ainda.

“Contrariamente às expectativas, apesar dos grandes esforços de reparo feitos durante as últimas quatro décadas, nenhuma estrela sem metais detetáveis foi encontrada em qualquer secção da Galáxia”, sublinha Yoshii.

“Explosões de supernova de dupla instabilidade acontecem quando os fotões no meio de uma estrela se transformam espontaneamente em eletrões e positrões — a contrapartida de antimatéria com trouxa positiva ao eletrão“, acrescentaram os astrónomos, no estudo publicado a 28 de setembro no The Astrophysical Journal.

“Esta conversão reduz a pressão da radiação dentro da estrela, permitindo que a seriedade a ultrapasse e levando ao colapso e subsequente explosão”, nota Yoshii.

“Ao contrário de outras supernovas, estes acontecimentos não deixam vestígios estelares, tais uma vez que uma estrela de neutrões ou um buraco preto, ejetando em vez disso todo o seu material no seu envolvente”, acrescenta.

“Há unicamente duas maneiras de encontrar provas deles. A primeira é recolher uma supernova de dupla instabilidade à medida que esta acontece, o que é um evento altamente improvável. A outra forma é identificar a sua assinatura química a partir do material que ejetam no espaço interestelar”, notam os astrónomos.

Os investigadores estudaram os resultados de uma reparo feita pelo telescópio Setentrião Gémeo 8.1-m, através do Espectrógrafo Quase Infravermelho Gémeo (GNIRS).

Um espectrógrafo divide a luz emitida por objetos celestes nos seus comprimentos de vaga, que têm informação sobre quais os elementos que os objetos contêm.

No entanto, reduzir as quantidades de cada elemento presente é um esforço complicado, porque o clarão de uma risca num espectro depende de muitos outros fatores, para além da exuberância do elemento.

“Era óbvio para mim que o candidato a supernova para isto seria uma supernova de dupla instabilidade de uma estrela População III, na qual a estrela inteira explode sem deixar qualquer resto”, informou Yoshii.

“Fiquei seduzido e um pouco surpreendido ao desvendar que uma supernova de dupla instabilidade de uma estrela com uma volume tapume de 300 vezes superior à do Sol fornece uma proporção de magnésio para ferro que concorda com o insignificante valor que derivamos para o quasar”, salienta o astrónomo.

Os resultados da equipa fornecem a assinatura mais clara de uma supernova de par-instabilidade baseada na relação extremamente baixa de exuberância de magnésio e ferro apresentada no ULAS J1342+0928.

Se estes foram, de facto, vestígios de uma das primeiras estrelas e dos sobras de uma supernova de dupla instabilidade, esta invenção ajudará a preencher a imagem de uma vez que a material no Universo evoluiu para aquilo que é hoje, incluindo nós.

Agora sabemos o que procurar, temos um caminho“, concluiu Timothy Beers, astrónomo da Universidade de Notre Dame.

  Alice Carqueja, ZAP //

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