Nota de Imprensa

A estrela que não devia existir

31 de Agosto de 2011

Uma equipa de astrónomos europeus utilizou o Very Large Telescope do ESO (VLT) para descobrir uma estrela na Via Láctea que muitos pensavam não poder existir. Os astrónomos descobriram que esta estrela é composta quase inteiramente por hidrogénio e hélio, mostrando apenas pequeníssimas quantidades de outros elementos químicos. Esta intrigante composição química coloca a estrela na chamada “zona proibida” numa teoria de formação estelar largamente aceite, o que significa que a estrela nunca se devia ter formado. Estes resultados serão publicados na revista Nature a 1 de Setembro de 2011.

Uma estrela de baixa luminosidade situada na constelação do Leão, chamada SDSS J102915+172927 [1] mostrou possuir a menor quantidade de elementos mais pesados que o hélio (a que os astrónomos chamam “metais”) do que todas as estrelas estudadas até à data. Este objeto possui uma massa menor que a do Sol e tem provavelmente mais de 13 mil milhões de anos de idade.

“Uma teoria largamente aceite prediz que estrelas como esta, com pequena massa e quantidades de metais extremamente baixas, não deveriam existir porque as nuvens de material a partir das quais tais objetos se formariam nunca se poderiam ter condensado,” [2] disse Elisabetta Caffau (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Alemanha e Observatoire de Paris, França), autora principal do artigo científico que descreve estes resultados. “É surpreendente encontrar pela primeira vez uma estrela na “zona proibida”. Isto significa que iremos provavelmente ter que verificar alguns dos modelos de formação estelar.”

A equipa analisou as propriedades da estrela com o auxílio dos instrumentos X-shooter e UVES, montados no VLT [3]. Os astrónomos mediram a abundância dos vários elementos químicos presentes na estrela e descobriram que a proporção de metais na SDSS J102915+172927 é mais de 20 000 vezes menor que a proporção de metais no Sol [4] [5].

“A estrela é ténue e tão pobre em metais que apenas conseguimos detectar a assinatura de um único elemento mais pesado que o hélio - o cálcio -  nas primeiras observações que fizemos,” disse Piercarlo Bonifacio (Observatoire de Paris, França), que supervisionou o projeto. “Tivemos que pedir tempo de telescópio adicional ao Diretor Geral do ESO para estudar a radiação da estrela com mais detalhe, com longos tempos de exposição, de modo a tentar encontrar mais metais.”

Os cosmólogos acreditam que os elementos químicos mais leves - hidrogénio e hélio - foram criados pouco depois do Big Bang, juntamente com algum lítio [6], enquanto que a maioria dos outros elementos foram posteriormente formados nas estrelas. As explosões de supernovas espalharam o material estelar para o meio interestelar, tornando-o rico em metais. As novas estrelas que se formam a partir deste meio enriquecido possuem por isso maiores quantidades de metais na sua composição do que as estrelas mais velhas. Por conseguinte, a proporção de metais numa estrela dá-nos informação sobre a sua idade.

“A estrela que estudámos é extremamente pobre em metais, o que significa que é muito primitiva. Pode ser uma das estrela mais velhas alguma vez encontrada,” acrescenta Lorenzo Monaco (ESO, Chile), que também participou neste estudo.

É igualmente surpreendente a falta de lítio na SDSS J102915+172927. Uma estrela tão velha deveria ter uma composição semelhante àquela do Universo pouco depois do Big Bang, com apenas mais alguns metais. No entanto, a equipa descobriu que a proporção de lítio na estrela é pelo menos cinquenta vezes menor que a esperada em matéria produzida pelo Big Bang.

“É um mistério como é que o lítio produzido logo após o início do Universo foi destruído nesta estrela”, acrescenta Bonifacio.

Os investigadores também apontam para o facto desta estrela invulgar não ser provavelmente única. “Identificámos vários outras estrelas candidatas que podem ter níveis de metais semelhantes, ou até inferiores, aos da SDSS J102915+172927. Planeamos agora observar estes candidatos com o VLT para verificarmos se é realmente este o caso,” conclui Caffau.

Notas

[1]  A estrela está catalogada no rastreio SDSS (sigla do inglês Sloan Digital Sky Survey). Os números fazem referência à posição do objeto no céu.

[2] Teorias de formação estelar largamente aceites afirmam que estrelas com massas tão baixas como a SDSS J102915+172927 (cerca de 0.8 massas solares ou menos) apenas se podem formar depois de explosões de supernova terem enriquecido o meio interestelar acima dum valor crítico. Isto deve-se ao facto dos elementos mais pesados atuarem como “agentes de arrefecimento” ajudando a irradiar o calor das nuvens de gás, fazendo assim com que estas nuvens possam seguidamente colapsar para formar estrelas. Sem estes metais, a pressão devida ao aquecimento seria demasiadamente forte e a gravidade da nuvem seria muito fraca para a vencer e fazer a nuvem colapsar. Uma teoria em particular identifica o carbono e o oxigénio como os principais agentes de arrefecimento, no entanto na SDSS J102915+172927 a quantidade de carbono é menor que o mínimo julgado necessário para que este arrefecimento se torne efetivo.

[3] O X-shooter e o UVES são espectrógrafos do VLT -  instrumentos utilizados para separar a radiação vinda dos corpos celestes nas suas diversas componentes, permitindo assim a análise detalhada da composição química. O X-shooter pode captar uma grande largura de comprimentos de onda do espectro de um objeto apenas numa única observação (desde o ultravioleta ao infravermelho próximo). O UVES (sigla do inglês Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) é um instrumento óptico de alta resolução.

[4] A estrela HE 1327-2326, descoberta em 2005, tem a menor abundância de ferro conhecida, mas é rica em carbono. A estrela agora analisada tem a menor proporção de metais conhecida quando consideramos todos os elementos químicos mais pesados que o hélio.

[5] Os telescópios do ESO têm estado bastante envolvidos em muitas das descobertas das estrelas mais pobres em metais. Alguns dos resultados anteriores foram descritos nas notas de imprensa eso0228 e eso0723 e a nova descoberta mostra que observações feitas com os telescópios do ESO permitem aos astrónomos aproximarem-se mais da descoberta da primeira geração de estrelas.

[6] A nucleosíntese primordial refere a produção de elementos químicos com mais de um protão  alguns momentos após o Big Bang. Esta produção deu-se num curto espaço de tempo, permitindo que apenas hidrogénio, hélio e lítio se formassem. A teoria do Big Bang prediz, e as observações confirmam, que a matéria primordial era composta essencialmente por 75% (em massa) de hidrogénio, 25% de hélio e alguns traços de lítio.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico, “An extremely primitive halo star“, by Caffau et al., que será publicado a 1 de Setembro de 2011 na revista Nature.

A equipa é composta por Elisabetta Caffau (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg [ZAH], Alemanha e GEPI — Observatoire de Paris, Université Paris Diderot, CNRS, França [GEPI]), Piercarlo Bonifacio (GEPI), Patrick François (GEPI e Université de Picardie Jules Verne, Amiens, França), Luca Sbordone (ZAH, Max-Planck Institut für Astrophysik, Garching, Alemanha e GEPI), Lorenzo Monaco (ESO, Chile), Monique Spite (GEPI), François Spite (GEPI), Hans-G. Ludwig (ZAH e GEPI), Roger Cayrel (GEPI), Simone Zaggia (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Itália), François Hammer (GEPI), Sofia Randich (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Itália), Paolo Molaro (INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste, Itália) e Vanessa Hill (Université de Nice-Sophia Antipolis, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Cassiopée, Nice, França).

O ESO, o Observatório Europeu do Sul, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio da classe dos 40 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

Links

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1132, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.