As estrelas anciãs da Via Láctea

Numa busca frenética conduzida nas regiões mais internas da Via Láctea, um grupo internacional de astrônomos encontrou algumas das estrelas mais antigas já vistas — e elas oferecem pistas de como se deu a evolução do Universo em seus primeiros e cruciais milhões de anos.

Imagem de uma pequena porção do bojo da Via Láctea. Procurar as estrelas mais antigas é como buscar uma agulha num palheiro. (Crédito: ANU/SkyMapper)
Imagem de uma pequena porção do bojo da Via Láctea. Procurar as estrelas mais antigas nessa região é como buscar uma agulha num imenso palheiro. (Crédito: ANU/SkyMapper)

Estima-se que as primeiras estrelas tenham surgido entre 100 milhões e 200 milhões de anos após o Big Bang — o evento ocorrido 13,8 bilhões de anos atrás que marca o início da expansão cósmica, ainda em andamento até hoje.

Essas estrelas tinham pouca variedade em sua composição, uma vez que o Big Bang em si só foi capaz de produzir hidrogênio, hélio e uma pitada de lítio. Todos os átomos mais pesados — como o carbono, o oxigênio e o ferro — tiveram de ser produzidos no coração desses astros primordiais e então espalhados em incríveis explosões, conhecidas como supernovas.

Existe uma expectativa de que, conforme sondemos as profundezas do Universo com equipamentos de próxima geração, como o Telescópio Espacial James Webb, talvez possamos captar a luz vinda dessas primeiras detonações. (É a ideia de que, quanto mais longe olhamos, mais antiga é a luz que chega até nós, de forma que se pode esperar detectar um punhado de raios luminosos que partiram dessas supernovas 13,7 bilhões de anos atrás e só agora estão chegando aqui — contanto que tenhamos instrumentos suficientemente sensíveis.)

Entretanto, a estratégia seguida pelo grupo liderado por Louise Howes, da Universidade Nacional Australiana, e por Andrew Casey, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, foi diferente. Ao perscrutar o bojo da nossa Via Láctea — sua região mais central –, a premissa não era encontrar sinais dessa primeira geração de estrelas, que viveu e morreu bilhões de anos atrás. Em vez disso, a busca era pelas sobreviventes de uma segunda geração de estrelas, descendente direta das primordiais.

Combinando telescópios na Austrália e no Chile, os pesquisadores começaram com 14 mil estrelas promissoras na região do bojo galáctico e acabaram com 23 mais interessantes — todas elas com baixo conteúdo de elementos pesados, o que dá uma pista de sua origem antiga. Dessas, nove tinham tão pouco desses átomos que sua concentração estava entre um milésimo e um décimo de milésimo da encontrada no Sol.

É a primeira vez que estrelas com uma metalicidade tão baixa são encontradas na região central da Via Láctea — que, segundo a teoria, teria se formado primeiro e portanto representa de forma mais fiel as populações mais antigas de estrelas.

Curiosamente, várias estrelas similarmente pobres em metais já haviam sido observadas no halo galáctico, ou seja, na periferia da galáxia, mas é difícil garantir que esses astros sejam mesmo de uma população muito antiga, uma vez que sua baixa metalicidade pode ser explicada também pelo fato de que o gás nas regiões mais exteriores da galáxia foi menos enriquecido por supernovas ao longo dos éons.

Contudo, com astros na região central — e os pesquisadores conseguiram se certificar de que sete dos nove menos enriquecidos estão mesmo em órbitas curtas ao redor do centro da galáxia e, portanto, são de fato moradores do bojo da Via Láctea — só há uma explicação: são as estrelas anciãs de nossa galáxia.

E o mais interessante é que as discrepâncias entre os diferentes elementos encontrados em sua composição revelam detalhes da tal primeira geração de estrelas — aquela que morreu em 13,7 bilhões de anos atrás. A análise dos dados sugere que essas estrelas primordiais na verdade detonaram como hipernovas — explosões ainda mais violentas que a de uma supernova convencional, cerca de dez vezes mais energéticas.

O estudo desses astros antigos — e o que eles podem nos contar sobre as primeiras luzes do cosmos — ajudará a compreender de forma mais detalhada como se deu a evolução química do Universo ao longo de bilhões de anos. Apesar de ser uma história perdida na noite dos tempos, é algo que nos toca de forma direta ainda hoje. Afinal, foi esse o processo que acabou permitindo o surgimento de planetas como a Terra e, por fim, formas de vida como nós.

O trabalho de Howes e seus colegas saiu no periódico científico “Nature”.

Acompanhe o Mensageiro Sideral no Facebook e no Twitter

Comentários

  1. Salvador, bom dia! Tenho uma dúvida: toda a luz das estrelas que vemos pertence ao passado, cada uma delas se originando há milhões/bilhões de anos. Mesmo que haja um espaço enorme entre elas, é correto dizer que a cada dia “novas luzes” chegam a Terra? E mais, é possível que em um determinado momento (em milhares ou milhões de anos) nosso céu esteja literalmente branco de tantas estrelas, dado que milhares de novas luzes chegarão até aqui? Desculpe se a pergunta foi medíocre, apenas fiquei curioso! Abs!

    1. Fernando, sim, cada luz que vemos pertence ao passado, embora não só milhões/bilhões de anos. A luz de Alfa Centauri tem só quatro anos de idade. E também é verdade que a cada dia “novas luzes” chegam à Terra, mas também é verdade que outras tantas param de chegar, de forma que nunca nosso céu será literalmente branco. Na verdade, com o passar de bilhões de anos, ele deve se tornar mais escuro, conforme a expansão acelerada do Universo leve mais e mais galáxias para fora do nosso horizonte observável. Abraço!

    1. Achei interessante, contudo o próprio autor do trabalho fala que pode não ser mais que “sujeira” nos dados vinda do ruído da nossa própria galáxia — o mesmo problema que acometeu a “confirmação” da inflação cósmica. Então, por ora, é um especulol curioso e nada mais.

  2. Pergunta absolutamente off-topic: Assim como há cientistas monitorando objetos potenciais de colisão com a Terra, há alguém fazendo isso pra Lua, o Sol e demais planetas? Porque se uma colisão grandiosa ocorrer próximo de nossa órbita não seríamos afetados de alguma forma, seja pelo efeito gravitacional, seja por possíveis objetos resultantes da colisão? Um asteróide grande como um planeta anão poderia afetar de alguma forma o Sol, no caso de uma colisão direta?

    1. Claro que não é feito o monitoramento com a mesma intensidade, mas sim, os cientistas têm interesse em impacto em outros mundos. Tanto que acompanharam o cometa Shoemaker-Levy 9 se chocar com Júpiter em 1994, acompanharam o cometa Siding Spring passando perto de Marte recentemente e também acompanham constantemente a formação de novas crateras na Lua. Mas nenhum desses eventos nos ameaçou de modo algum.

  3. Olá Salvador!
    Tenho uma pergunta: Atualmente, temos tecnologia para observar individualmente uma estrela pertence a outra galáxia, como Andromeda? Ou somente as estrelas de nossa galáxia e alguns grupos locais próximos?
    Me deparei com essa questão e não achei respostas.
    Abraço e continue realizando esse bom trabalho!

    1. Sim, muito recentemente começamos a observar estrelas individuais em outras galáxias. Mas ainda é um esforço pouco frutífero e em geral útil apenas com certas classes celestes, como as supernovas. Abraço!

  4. Olá, Salvador!
    Uma pergunta: É possível atualmente se observar uma estrela individualmente pertencente a uma outra galáxia, como por exemplo uma estrela da galaxia Andromêda?
    Me bateu essas dúvida! Até onde eu sei, acho que todas as estrelas vistas são da própria Via lactea.
    Abraço e continue o bom trabalho!

  5. Com terremotos frequentes, erupções de vulcões, tornados no brasil, chuva e frio no verão, calor no inverno, atividade quase que frequente de queda de meteorito enorme. Isso seria porque a terra esta se afastando do Sol, como a Lua tem se afastado da Terra? Teve uma época em que a terra se afastou/afasta mais do Sol, como dizem que ocorreu e provocou a era do gelo?

    1. Não, não tem nada a ver. A órbita da Terra em torno do Sol sofre pequenas flutuações, mas isso ao longo de milhares ou milhões de anos. Não é algo que se sinta em uma década ou mesmo um século.

  6. Salvador, como é possível olhar por algum aparelho uma pessoa, distante alguns km., e conseguirmos identificar sua nacionalidade, é casado, quantos filhos, netos, bisnetos, etc. teve ou vai ter, qual sua idade, quantos anos vai viver, está sexualmente ativo? Chutômetro?

    1. Bom, fora a parte do sexualmente ativo (bastaria observar a pessoa em plena “atividade”), não teria como responder o resto. Mas, claro, pessoas não seguem leis físicas simples que as tornem previsíveis. Estrelas, por sua vez, obedecem a leis físicas simples, o que torna bem mais fácil rastrear sua história pregressa.

  7. Salva, para serem tão antigas, as estrelas deste estudo devem ser anãs vermelhas, certo? Pelo diagrama de Hertzsprung-Russell, essas estrelas poderiam estar ainda brilhando daqui a 100 bilhões de anos.

  8. Salvador..se acredita poderíamos ter outras planetas com vida similar a terra (Seres Humanos) ou que possa ter dinossauros, sendo um planeta em evolução no mesmos sistema da terra.

    1. Acredito que possa existir vida inteligente em outro planeta, mas não exatamente humanos como nós.

    2. A evolução dos seres vivos depende fundamentalmente das condições ambientais em que vivem, assim, é difícil que outro planeta, mesmo parecido com a Terra, tenha espécies iguais às nossas. Tudo vai depender de como eles se adaptaram ao ambiente.

  9. Essa coisa de estrelas primordiais me fez pensar que se no inicio do universo só haviam elementos leves, então os primeiros planetas deveriam ser necessariamente gigantes gasosos. Não existiria nessa primeira geração nem planetas rochosos, nem cometas, nem asteroides, nem planetas com anéis e nem luas.
    Mas em relação as nebulosas, será que nessa época deveria existir nebulosas mais impressionantes, do que as dos dias atuais?

    1. Provavelmente nem havia planetas nessa primeira geração. Há uma correlação conhecida entre nível de metalicidade e presença de planetas gigantes nos sistemas conhecidos, o que leva a crer que planetas gigantes precisam — e muito — de elementos pesados para se formar, embora sejam majoritariamente elementos leves (hidrogênio e hélio).

  10. Salva, e o nosso Sol? É uma estrela de que geração? Aliais, teria como saber; quantas estrelas foram formadas na mesma nebulosa que formou o nosso sol, onde estariam agora? Teríamos como identifica-las usando nosso sol como base para a metalicidade delas? Ou será que nosso sol é filho único? Rs…

    1. Improvável. A metalicidade baixa com a órbita curta não são compatíveis com uma origem recente (e ninguém saberia explicar como elas podem se disfarçar de velhas).

  11. Salvador, pelo visto seu francês anda bem apurado… na frase: “…foi menos enriquecido por supernovas ao longo dos éons.” “éons” não seria “anos”? 😉

    1. Na verdade, éons são as maiores unidades de medida do tempo geológico, ou, de forma mais coloquial, períodos incomensuráveis de tempo. Pode trocar por “bilhões de anos”, se quiser. 😉

  12. Bem, sou leigo (porem amo astronomia), mas gostaria de deixar minha dúvida.

    – Se estas estrelas estão há mais de 30 mil anos-luz e suas luzes nos chegam somente agora, como ter certeza disso, pois suas luzes na verdade chegaram ao alcance da Terra quando nós ainda nem existíamos ???

    – Como mensurar o tempo percorrido dessa luz para enfim determinar a idade dessas estrelas, pois não tempos um “start” ???

    – e por fim, se a luz percorre o espaço-escuro em anos-luz (com ou sem resistência ou desvio de curva), como saber se este cálculo está correto ???

    1. Carlos Alberto, a questão é de escalas de tempo. Sim, a luz que vemos dessas estrelas hoje reflete como elas eram 30 mil anos atrás. Contudo, sabemos, por estudar essas estrelas, que elas vivem por muitos bilhões de anos — tanto que já estão brilhando há mais de 13 bilhões deles. Por isso, podemos falar com alguma confiança que elas ainda estão lá, mesmo que estejamos vendo seu estado 30 mil anos atrás. Do ponto de vista do tempo de vida delas, 30 mil anos é um piscar de olhos.

      Há diversas técnicas para calcular distâncias, dependendo da escala a que se referem, desde uns poucos anos-luz (paralaxe) até bilhões de anos-luz (desvio para o vermelho). Todas têm imprecisões, mas mais ou menos 3 mil anos-luz não fariam nada para mudar as conclusões gerais.

  13. Salvador,

    Eu tenho a mínima compreensão do que significa olhar para um corpo a X anos luz e enxergá-lo no passado, ou seja, aquilo que é visto ocorreu há tanto anos atrás e só agora chegou. Mas em qualquer direção a premissa é verdadeira ou há uma posição no espaço que nos cerca para definirmos como a origem da expansão do Universo? Porque se agora eles estão avistando estrelas que estão dentro da via-lactea e que seriam tão antigas assim, a luz que nos chega não seria de algo mais recente, dada a distância? Espero ter colocado minhas dúvidas de forma compreensível. Abraço! Belo trabalho, vida longa 😀

    1. Filipe, acho que a sua compreensão está correta — o centro da Via Láctea está a 30 mil anos-luz daqui, então vemos aquela região com “apenas” 30 mil anos de atraso. As estrelas antigas observadas agora são antigas porque também são longevas — ainda estão lá, depois de 13 bilhões de anos. Abraço!

      1. Salvador, tenho dificuldade em conciliar a ideia do Big Bang (a partir de um ponto? ou de uma condição?) com a noção de infinito. Parece que a origem do Universo está em uma esfera de 14 bilhões de anos luz de raio… a partir de qualquer ponto de observação? Essa geometria me mata!

        1. O que você tem que pensar é o seguinte: todo o nosso Universo observável, hoje com um raio de cerca de 46 bilhões de anos-luz (lembre-se que a expansão continuou depois que os primeiros fótons começaram a circular), há 13,8 bilhões de anos, estava comprimido numa região muito pequena do espaço-tempo, talvez até de tamanho infinitamente pequeno (embora existam controvérsias quanto a isso). O Big Bang é o evento que marca o início da expansão do próprio espaço (com suas consequências para o ritmo de passagem do tempo), mas, a rigor, ninguém sabe o que pode haver além do Universo observável. O Universo pode bem ser infinito em todas as direções, ou pode ter curvatura positiva, de forma que, se você viajar por tempo suficiente numa direção, retorna ao ponto de partida. No contexto do Universo observável, ele parece ser plano (ou seja, infinito em todas as direções), mas sabemos que uma curvatura suave, muito grande, pode parecer plana numa escala menor. Então, tudo que podemos falar é do Universo observável, que parece sugerir que o há além dele é infinito — mas não sabemos realmente.

          1. Obrigado pela explicação, Salvador. Pelo jeito dá para pensar, como você diz, mas não para visualizar. A ideia de saber onde está “centro” (o ponto onde tudo começou”) ficou completamente sem sentido…

          2. É o cálculo que se faz com base na taxa de expansão do Universo ao longo do tempo e seus 13,8 bilhões de anos de existência.

  14. Salvador, boa tarde! Existe alguma estrela primordial do tipo anã vermelha, dessas que duram dezenas de bilhões de anos, ou as primordiais foram necessariamente estrelas muito massivas como supernovas ou hipernovas? Porque poderia ser possível detectar alguma anã vermelha primordial vagando por ai. Apesar de que para entender a formação do universo, dos planetas e consequentemente da vida, o objeto da pesquisa deveria ser justamente essas supernovas primordiais, então por isso a importância dessa forma indireta estudo, correto?

    1. Mateus, a expectativa geral é de que as primeiras estrelas tenham sido todas grandonas. Ou, pelo menos, nunca ninguém viu uma estrela pequena sem qualquer presença de metais pesados, que indicaria sua origem primordial.

      1. Salvador, Porém as estrelas observadas nesse estudo, por terem cerca 13bilhoes de idade devem ser anãs vermelhas ?

      2. Obrigado Salvador! Bastante curioso esse fato. Existe alguma explicação para isso? Será que as anãs vermelhas primordiais foram praticamente todas engolidas por buracos negros, ou tem algo a ver com a distribuição da matéria nos primórdios do universo que gerou apenas estrela super massivas?

        1. Eu tenho a impressão de que as condições no Universo primordial favoreciam o surgimento de estrelas massivas!

  15. Um dúvida, essas estrelas anciãs com baixa metalicidade podem, posteriormente, ser enriquecidas com material mais pesado proveniente de uma super nova?

    Explico melhor, uma estrela anciã atravessa uma antiga nuvem de gás proveniente de uma antiga super nova que explodiu, sua força gravitacional pode atrair materiais pesados para si ou os ventos solares irão expulsar essa poeira e gás para longe?

    Suspeito que os ventos solares faça o trabalho e afastar qualquer poeira ou gás na sua periferia, mas como essas estrelas anciãs são provavelmente menores que Sol em razão da sua longevidade, ou seja, anãs vermelhas, não sei se os ventos solares atuam com a mesma força e intensidade.

    1. Pode haver contaminação exterior, sim, e não sei se seria possível distinguir da composição original.

  16. Mas considerando que o Universo tem em torno de 13,5-14,0 bilhões de anos, uma estrela que tenha morrido a 13,7 bilhões de anos não seria praticamente “mortalidade infantil”, praticamente uma estrela “natimorta”?

    Como uma estrela poderia se formar e morrer tão rápido, no espaço de apenas algumas centenas de milhões de anos? Teria que queimar seu combustível num ritmo tão frenético que sua luz seria mais facilmente detectável, não?

    1. Alex, estrelas azuis, enormes, vivem uns poucos milhões de anos. Quanto maior a estrela, menos ela vive.

  17. Salvador, caso tenhamos tecnologia para verificar distâncias superiores a 13,8 bilhões de anos-luz, levando em consideração que esse é o tempo que ocorreu o big-bang o que é possível encontrar? Um espaço vazio, preto? Existe alguma teoria referente a esta possibilidade?

    1. Marcelo, a barreira é temporal — não podemos enxergar nada mais distante (ou mais antigo) que a radiação cósmica de fundo, que foi a primeira luz que circulou livremente após o Big Bang, apenas 380 mil anos após o início do tempo.

      1. Salvador, Isso se a “fronteira” for realmente 13,8 bilhões de anos! A teoria prevê uma idade dessas, mas a nova geração de telescópios (E-ELT) poderá confirmar ou rejeitar essa ideia. Mina expectativa é que o universo seja muito mais velho do que isso! Aguardemos para ver!
        Abração!

        1. É praticamente certo que a atual versão do Universo têm 13,8 bilhões de anos. Seria preciso que a relatividade — fartamente testada — estivesse errada para mudar esse cálculo. Agora, isso não impede que tenha havido um passado antes do Big Bang, uma outra encarnação do Universo, por assim dizer, antes da atual. E aí, talvez o Universo seja eterno, em certo sentido. Vai saber. Abraço!

        2. Temos que lembrar, como disse o Salvador num comentário mais acima, que o raio atual do Universo é calculado em 46,8 bilhões de anos-luz. Isso porque o espaço se expande com velocidade superior à da luz (o espaço, não a matéria nele contida)

      2. Salvador,
        Deixe-me ver se entendi.
        Quando falamos de expansão do Universo então estamos falando de grosso modo de expansão da Radiação cósmica? Pois é dificil entender que o Universo é infinito e está se expandido. Como é possível algo de tamanho infinito crescer ainda mais?

        1. Não, estamos falando da expansão do espaço local. Note que é o espaço que se expande, mas pode ser que esse “bolsão” de espaço em expansão pertença a um espaço maior ainda, infinito. Ninguém sabe.

  18. Estudo importante, inclusive para fecharmos mais variáveis na busca de vida, e estimativa dos limites para uma civilização antiga, com conclusões lançadas sobre o histórico da metalicidade evolutiva das estrelas e assim o carbono suficiente para tal.
    Algumas premissas entretanto, quanto ao artigo fiquei na impressão, tendo em vista que aparentemente a primeira geração de estrelas morreu em tempo mais curto do que a segunda. Será que é possível concluir que as estrelas com elementos químicos mais simples “estouram mais rápido”, e as com elementos mais pesados “queimam por mais tempo”, tendo assim uma vida longa? O que acontecerá com as gerações sucessivas de estrelas, já que os elementos produzidos são cada vez mais “pesados”

    1. Acho que o que influencia mais na duração de uma estrela é sua massa total, não o fato de ter componentes mais pesados que hidrogênio e hélio.

    2. Sim e não, Samuel. Como bem disse o Radoico, a “expectativa de vida” de uma estrela é inversamente proporcional à quantidade de matéria nela contida. Ou seja, quanto maior a estrela mais rápido ela morre. Estrelas muito maiores do que Sol queimam seu núcleo muito depressa, e tem expectativa de vida de algumas dezenas de milhões de anos. Estrelas menores do que o Sol podem durar algumas dezenas de bilhões de anos, pois queimam seu hidrogênio do núcleo quase que à conta-gotas.

      No entanto já li um estudo onde, se compararmos duas estrelas do mesmo porte, a que estiver mais contaminada por metais pesados tente a queimar seu núcleo mais lentamente. Dependendo do tamanho, essa estrela mais contaminada pode ter uma expectativa de vida de centenas de bilhões de anos. Legal, né?

Comments are closed.