Impressão artística de um campo de População III estrelado 100 milhões de anos após o Big Bang
NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Período
O Telescópio Espacial James Webb (JWST) está permitindo aos astrônomos examinar pela primeira vez galáxias distantes nos confins do universo primitivo. Algumas delas têm assinaturas químicas que parecem apontar para estrelas supermassivas exóticas com massas até 10.000 vezes a do Sol.
Esses gigantes são bizarros porque, para as estrelas do universo próximo, parece haver um limite de tamanho inato. “Todos os nossos modelos de evolução das galáxias… baseiam-se no facto de que as estrelas não podem ter mais massa do que 120 massas solares ou mais,” diz Devesh Nandal no Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica em Massachusetts. “Existem, é claro, ideias teóricas que exploram estrelas… mais massivas do que isso, mas nunca houve uma observação real que se pudesse apontar.”
Isto é, até agora. Nandal e seus colegas examinaram Observações JWST de uma galáxia distante chamada GS 3073 e encontrou quantidades invulgarmente elevadas de azoto nas suas assinaturas químicas. Isto não é totalmente anómalo: níveis elevados de azoto foram observados em várias outras galáxias a distâncias igualmente elevadas.
No entanto, para a maioria das outras galáxias, os níveis de azoto não são suficientemente elevados para causar qualquer confusão – certos tipos de estrelas relativamente normais e outros eventos cósmicos podem explicá-los. Esse não é o caso do GS 3073, diz Nandal. Simplesmente contém muito nitrogênio.
Existe um tipo particular de estrela primordial hipotética, chamada Estrela da população IIIque os modelos indicam pode crescer extremamente. Quando estas estrelas o fazem, as simulações também mostram que deveriam formar muito mais nitrogénio do que as estrelas normais. Nandal e os seus colegas calcularam que apenas algumas estrelas de População III com massas entre 1.000 e 10.000 vezes a do Sol poderiam ser responsáveis pelo excesso de nitrogénio em GS 3073. “O nosso trabalho mostra a evidência mais forte até à data de estrelas supermassivas de População III no Universo primitivo”, diz ele.
No entanto, alguns outros investigadores questionam se as estrelas supermassivas da População III são as únicas que se ajustam aos dados – ou se se ajustam perfeitamente. “A população III deve estar associada a um ambiente quase intocado” sem muitos elementos mais pesados que o hélio, diz Roberto Maiolino na Universidade de Cambridge. “Pelo contrário, GS 3073 é quimicamente uma galáxia bastante madura. Portanto, não parece corresponder ao tipo de ambiente onde se espera encontrar a População III.”
Esta pode ser simplesmente uma galáxia estranha, diz John Regan na Universidade Maynooth, na Irlanda. “Quando temos observações do universo primitivo, tudo o que vemos são galáxias realmente estranhas e exóticas. Portanto, é difícil virar-se e dizer que sim, mas não espero que se formem estrelas supermassivas porque isso seria muito estranho. Bem, você acabou de dizer que estas são realmente estranhas”, diz ele.
Se essas estrelas colossais realmente existirem, isso poderia ajudar os pesquisadores a compreender as origens de buracos negros supermassivosque existem muito antes no universo do que deveriam. Se se formassem a partir de estrelas supermassivas e não de estrelas normais, isso lhes daria uma vantagem inicial, o que poderia explicar como cresceram até aos tamanhos enormes que vemos num período de tempo relativamente curto.
Será difícil confirmar que GS 3073 e outras galáxias ricas em azoto no Universo primitivo contêm realmente estrelas supermassivas, provavelmente exigindo a descoberta de mais assinaturas químicas destes estranhos gigantes. “Reforçar o argumento para a sua existência é totalmente difícil – é muito difícil para nós ter uma assinatura definitiva”, diz Regan. “Mas esta assinatura é muito forte.”
Tópicos:
