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Astrofísicos descobrem um novo método para encontrar as primeiras estrelas
21 de maio de 2024
 

Esta impressão de artista mostra uma estrela gigante a ser despedaçada por um buraco negro. O gás da estrela é puxado para o disco de acreção do buraco negro. A lente gravitacional do buraco negro curva a luz do lado mais afastado do disco, fazendo com que pareça envolver-se à volta e sobre o buraco negro.
As estrelas da População III, as primeiras estrelas que se formaram, são estrelas compostas principalmente por hidrogénio e hélio. Pensa-se que eram muito maiores, mais quentes e mais massivas do que o nosso Sol. Usando o próximo Telescópio Espacial Roman da NASA, e fenómenos brilhantes e energéticos conhecidos como eventos de perturbação de marés, os astrónomos teorizam que seremos capazes de localizar dúzias destas estrelas.
Crédito: Ralf Crawford (STScI)
 
     
 
 
 

Um recente estudo realizado na Universidade de Hong Kong descobriu um novo método para detetar estrelas de primeira geração, conhecidas como estrelas da População III, que nunca foram detetadas diretamente. Estas potenciais descobertas acerca das estrelas da População III prometem desvendar os segredos da origem do Universo e proporcionar uma compreensão mais profunda da notável viagem desde o cosmos primordial até ao mundo que habitamos atualmente. Os resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Pouco depois do Big Bang ter dado início ao Universo, começaram a formar-se as primeiras estrelas, compostas principalmente por hidrogénio e hélio. As propriedades destas estrelas de primeira geração, População III, são muito diferentes das estrelas como o nosso Sol ou mesmo das que se estão a formar atualmente. Eram tremendamente quentes, gigantescas em tamanho e massa, mas de vida muito curta. As estrelas da População III são as primeiras "fábricas" a sintetizar a maior parte dos elementos mais pesados do que o hidrogénio e o hélio que nos rodeiam atualmente. São também muito importantes para a formação das gerações posteriores de estrelas e galáxias. No entanto, até agora não houve deteções diretas e convincentes de estrelas da População III, uma vez que estas estrelas formadas no início do Universo estão muito longe e são demasiado ténues para qualquer um dos nossos telescópios no solo ou no espaço.

Pela primeira vez, os cientistas da Universidade de Hong Kong descobriram um novo método para detetar estas primeiras estrelas no Universo primitivo. Um estudo recente, liderado pelo grupo de investigação da Professora Jane Lixin Dai, propôs que uma estrela da População III pode ser desfeita em pedaços pelas forças de maré caso entre na vizinhança de um buraco negro massivo. Num tal evento de perturbação de marés (com a sigla inglesa "TDE", "tidal disruption event"), o buraco negro banqueteia-se com os detritos estelares e produz clarões muito luminosos. Os investigadores estudaram o complexo processo físico envolvido e demonstraram que estes surtos podem brilhar através de milhares de milhões de anos-luz para chegar até nós hoje. Mais importante ainda, descobriram que as assinaturas únicas destas erupções de TDEs podem ser usadas para identificar a existência de estrelas da População III e obter informações sobre as suas propriedades.

"Como os fotões energéticos viajam uma distância muito grande, a escala de tempo da erupção será esticada devido à expansão do Universo. Estes surtos de TDEs aumentam e decaem durante um período de tempo muito longo, o que os distingue dos TDEs de estrelas do tipo solar no Universo próximo", disse a Professora Jane Dai, investigadora principal e autora correspondente do projeto. "Curiosamente, não só as escalas de tempo das explosões são alongadas, como também o seu comprimento de onda. A luz ótica e ultravioleta emitida pelo TDE será transferida para emissões infravermelhas quando atingir a Terra", acrescentou ainda a Dra. Rudrani Kar Chowdhury, bolseira de pós-doutoramento do Departamento de Física da Universidade de Hong Kong e primeira autora do artigo científico.

O que torna a descoberta mais excitante é o facto de duas missões emblemáticas da NASA, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o futuro Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, terem a capacidade de observar essas emissões infravermelhas a grandes distâncias. A professora Priya Natarajan, do Departamento de Astronomia e Física da Universidade de Yale e coautora do artigo, mencionou: "As capacidades únicas do Roman de poder observar simultaneamente uma grande área do céu e espreitar as profundezas do Universo primitivo fazem dele uma sonda promissora para detetar estas explosões de TDEs, o que, por sua vez, serviria como uma descoberta indireta das estrelas da População III". Janet Chang, estudante de doutoramento no Departamento de Física da Universidade de Hong Kong e coautora do artigo, acrescentou: "Esperamos que algumas dúzias destes eventos sejam detetados pelo Roman todos os anos, caso seja seguida a estratégia de observação correta." Com estas descobertas em mente, a próxima década apresenta um potencial significativo para a identificação destas fontes distintas, levando a revelações emocionantes sobre as estrelas da População III e desvendando os mistérios do início do Universo.

// Universidade de Hong Kong (comunicado de imprensa)
// Universidade de Yale (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

 


Quer saber mais?

Estrelas da População III:
STScI
Wikipedia

Buraco negro:
Wikipedia
Evento de perturbação de marés ou TDE - "Tidal disruption event" (Wikipedia)

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
STScI (website para o público)
ESA
ESA/Webb
Wikipedia
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Blog do JWST (NASA)
Ciclo 3 GO do Webb (STScI)
Ciclo 3 GTO do Webb (STScI)
Ciclo 3 DDT do Webb (STScI)
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NIRCam (NASA)
MIRI (NASA)
NIRSpec (NASA)

RST ([Nancy Grace] Roman Space Telescope, anteriormente WFIRST):
NASA
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