O Big Bang deu origem, em essência, a dois elementos: hidrogénio e hélio. Também gerou traços minúsculos de lítio e de alguns outros isótopos leves, mas, no início, o que existia era hidrogénio e hélio.
Todos os demais elementos, mais pesados, só apareceram depois - seja no interior das estrelas, em colisões estelares ou em outros processos astrofísicos.
Ainda hoje, hidrogénio e hélio representam uma parcela tão grande da matéria no Universo que, para os astrónomos, todos os outros elementos acabam agrupados sob um mesmo rótulo: metais. Poeira ao vento, por assim dizer.
Do Big Bang aos metais no Universo
Essa predominância tem uma implicação prática: é possível estimar a idade de uma estrela observando quantos metais surgem no seu espectro. As primeiras estrelas de todas - as progenitoras das restantes - teriam sido compostas apenas por hidrogénio e hélio.
Quando essas estrelas morreram, o gás e a poeira libertados pela sua destruição já carregavam algum conteúdo de metais. As estrelas da segunda geração, formadas a partir desse material, também os exibiriam. E, a cada geração estelar, acrescenta-se mais um pouco de metal à mistura. Por isso, em termos gerais, quanto maior a metalicidade de uma estrela, mais jovem ela tende a ser. O nosso Sol, por exemplo, tem apenas cinco mil milhões de anos e apresenta metalicidade elevada.
As primeiras estrelas, muito provavelmente, já desapareceram há muito do cosmos. Como dispunham apenas de hidrogénio e hélio, precisariam de centenas de massas solares para iniciar a fusão nuclear no núcleo - e acabariam por explodir como supernovas num piscar de olhos cósmico.
Como procurar as “avós” estelares
Para investigar essas estrelas ancestrais, os astrónomos, em grande parte, têm procurado galáxias no limite mais distante do Universo observável - galáxias com metalicidade anormalmente baixa.
Mas existe outro caminho: procurar estrelas antigas aqui, na nossa vizinhança galáctica. A hipótese é que as primeiras estrelas possam ter originado algumas estrelas de segunda geração com massas baixas.
Se essas estrelas fossem menores do que o Sol, viveriam tempo suficiente para ainda existirem hoje. E, recentemente, os astrónomos encontraram precisamente um exemplo assim.
SDSS J0715-7334 na Grande Nuvem de Magalhães
A estrela chama-se SDSS J0715-7334. Trata-se de uma gigante vermelha localizada no halo da Grande Nuvem de Magalhães. A sua metalicidade é tão baixa que até as galáxias mais distantes e mais primordiais já observadas exibem dez vezes a metalicidade desta estrela.
O SDSS J0715-7334 é, até agora, o mais próximo que encontramos de uma estrela “pristina”, livre de metais. E as suas abundâncias metálicas ajudam a revelar detalhes interessantes sobre a formação estelar no Universo primordial.
O que as abundâncias químicas sugerem sobre a estrela-mãe
Em primeiro lugar, ao analisar as abundâncias específicas de elementos como carbono, magnésio e ferro em relação ao hidrogénio, dá para estimar o porte da estrela progenitora. Se o SDSS J0715-7334 for mesmo uma estrela de segunda geração, então ela teria nascido dentro do remanescente de supernova de uma estrela com 30 massas solares - um valor surpreendentemente pequeno.
Um carbono baixo demais para o esperado
Outro ponto intrigante é que a abundância de carbono é excepcionalmente baixa. Isso causa surpresa porque estrelas muito massivas produzem carbono, nitrogénio e oxigénio com eficiência, graças ao ciclo CNO de fusão durante a queima de hélio.
A escassez de carbono indica que havia muita poeira arrefecida na região onde a estrela se formou - um ingrediente necessário para que estrelas pequenas pudessem surgir tão cedo na história cósmica.
Movimento no halo e o que isso indica
Por fim, o movimento do SDSS J0715-7334 dentro da Grande Nuvem de Magalhães sugere que ele se formou no halo dessa pequena galáxia, em vez de ser apenas um visitante de passagem. Isso implica que provavelmente encontraremos mais estrelas desse tipo na nossa vizinhança galáctica - e, assim, poderemos comparar observações de galáxias distantes com as de estrelas locais praticamente pristinas.
Este estudo foi disponibilizado no arXiv e ainda aguarda revisão por pares.
Este artigo foi originalmente publicado pela Universe Today. Leia o artigo original.
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