Nota de Imprensa

Detecção do mais distante flúor observado até à data em galáxia com formação estelar

4 de Novembro de 2021

Uma nova descoberta está a dar-nos pistas sobre como é que o flúor — um elemento que se encontra nos nossos ossos e dentes — se forma no Universo. Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, do qual o ESO é um parceiro, uma equipa de astrónomos detectou este elemento numa galáxia que está tão longe que a sua luz demora mais de 12 mil milhões de anos a chegar até nós. Esta é a primeira vez que se descobre flúor numa galáxia a formar estrelas tão distante.

“Todos nós conhecemos o flúor porque a pasta de dentes que usamos todos os dias o contém,” explica Maximilien Franco da Universidade de Hertfordshire no Reino Unido, que liderou este novo estudo publicado hoje na revista Nature Astronomy. Tal como a maioria dos elementos que nos rodeiam, o flúor é formado no interior das estrelas, mas, até agora, não sabíamos exatamente como é que este elemento se formava. “Nem sequer sabíamos que tipo de estrelas dava origem à maior parte do flúor que existe no Universo!”

Franco e colegas descobriram flúor (sob a forma de fluoreto de hidrogénio) nas enormes nuvens de gás da galáxia distante NGP-190387, a qual observamos quando o Universo tinha apenas 1,4 mil milhões de anos de idade, ou seja, cerca de 10% da sua idade atual. Uma vez que as estrelas expelem os elementos que formam nos seus núcleos quando chegam ao fim das suas vidas, esta detecção implica que as estrelas que formaram o flúor devem ter vivido e morrido muito rapidamente.

A equipa pensa que estrelas do tipo Wolf-Rayet, estrelas muito massivas com um tempo de vida de apenas alguns milhões de anos, o que corresponde a um piscar de olhos na história do Universo, são os locais mais prováveis de produção de flúor. Os cientistas acham que estas estrelas são necessárias para explicar as enormes quantidades de fluoreto de hidrogénio descobertas pela equipa. As estrelas Wolf-Rayet tinham já sido sugeridas anteriormente como possíveis fontes de flúor cósmico, no entanto, até agora, os astrónomos não sabiam o quão importantes elas eram na produção deste elemento no Universo primordial.

“Descobrimos que as estrelas Wolf-Rayet, que se encontram entre as mais massivas que conhecemos e podem explodir de forma violenta quando chegam ao final das suas vidas, nos ajudam, de certo modo, a manter uma boa higiene oral!” exclama Franco de modo brincalhão.

Para além destas estrelas, surgiram igualmente no passado outros cenários para explicar como é que o flúor é produzido e expelido, como por exemplo as pulsações de estrelas gigantes evoluídas com massas que vão até algumas vezes a do nosso Sol, as chamadas estrelas do ramo das assimptóticas gigantes. No entanto, a equipa acredita que estes cenários, alguns dos quais com uma duração de milhares de milhões de anos, podem não explicar completamente a quantidade de flúor que vemos na NGP-190387.

“Esta galáxia precisou de apenas algumas dezenas ou centenas de milhões de anos para ter níveis de flúor comparáveis aqueles encontrados em estrelas na Via Láctea, que tem 13,5 mil milhões de anos de idade. Este é um resultado completamente inesperado,” explica Chiaki Kobayashi, Professora na Universidade de Hertfordshire. “As nossas medições colocam novos limites na origem do flúor, a qual estudamos já há duas décadas.”

Esta descoberta na NGP-190387 marca uma das primeiras detecções de flúor fora da Via Láctea e galáxias vizinhas. Os astrónomos tinham já detectado anteriormente este elemento em quasares distantes, objetos brilhantes alimentados por buracos negros supermassivos situados no centro de algumas galáxias. No entanto, e até agora, nunca tinha sido observado flúor numa galáxia com formação estelar, tão cedo na história do Universo.

A detecção de flúor por parte da equipa tratou-se de uma descoberta fortuita e que foi possível graças ao uso de observatórios colocados no solo e no espaço. A NGP-190387, descoberta originalmente pelo Observatório Espacial Herschel da Agência Espacial Europeia e observada mais tarde com o ALMA, no Chile, é extraordinariamente brilhante para a distância a que está. Os dados ALMA confirmaram que a luminosidade excepcional da NGP-190387 é em parte causada por outra galáxia massiva conhecida, situada entre a NGP-190387 e a Terra, muito próximo da nossa linha de visão. Esta galáxia massiva amplificou a luz observada por Franco e a sua equipa, permitindo-lhes identificar a radiação ténue emitida há milhares de milhões de anos atrás pelo flúor da NGP-190387.

Estudos futuros da NGP-190387 com o Extremely Large Telescope (ELT) — o novo projeto emblemático do ESO em construção no Chile e previsto para começar a operar no final desta década — poderão revelar mais segredos sobre esta galáxia. “O ALMA  é sensível à radiação emitida pelo gás interestelar frio e pela poeira,” diz Chentao Yang, bolseiro do ESO no Chile. “Com o ELT seremos capazes de observar a NGP-190387 através da luz direta das estrelas, o que nos dará informação crucial sobre o conteúdo estelar desta galáxia.”

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo intitulado "The ramp-up of interstellar medium enrichment at z > 4" publicado na revista Nature Astronomy.

A equipa é composta por M. Franco (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Reino Unido [CAR]), K. E. K. Coppin (CAR), J. E. Geach (CAR), C. Kobayashi (CAR), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Canada e National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Canadá), C. Yang (Observatório Europeu do Sul, Chile), E. González-Alfonso (Universidad de Alcalá, Departamento de Física y Matematicas, Espanha), J. S. Spilker (Department of Astronomy, University of Texas at Austin, EUA), A. Cooray (Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, EUA), M. J. Michałowski (Instituto do Observatório Astronómico, Faculdade de Física, Polónia).

O Observatório Europeu do Sul (ESO) ajuda cientistas de todo o mundo a descobrir os segredos do Universo, o que, consequentemente, beneficia toda a sociedade. No ESO concebemos, construimos e operamos observatórios terrestres de vanguarda — os quais são usados pelos astrónomos para investigar as maiores questões astronómicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia — e promovemos colaborações internacionais em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, o ESO é hoje apoiado por 16 Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça), para além do Chile, o país de acolhimento, e da Austrália como Parceiro Estratégico. A Sede do ESO e o seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, situam-se perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar extraordinário com condições únicas para a observação dos céus, acolhe os nossos telescópios. O ESO mantém em funcionamento três observatórios: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, assim como dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido para mapear o céu no visível. Ainda no Paranal, o ESO acolherá e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA no Chajnantor, duas infraestruturas que observam o céu no domínio do milímetro e do submilímetro. No Cerro Armazones, próximo do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo voltado para o céu” — o Extremely Large Telescope do ESO. Dos nossos gabinetes em Santiago do Chile, apoiamos as nossas operações no país e trabalhamos com parceiros chilenos e com a sociedade chilena.

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, surge no âmbito de uma parceria entre o ESO, a Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e do Conselho Nacional Científico da Taiwan (NSC) e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Taiwan e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI). A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol dos seus Estados Membros; pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos (NRAO), que é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório Conjunto ALMA (JAO) fornece uma liderança e gestão unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

A Universidade de Hertfordshire oferece o impacto transformacional do ensino superior a todos. Os seus estudantes, funcionários e negócios associados alcançam consistentemente o seu potencial máximo. Por meio de uma elevada qualidade de ensino, 550 programas de graduação, projetos de investigação de vanguarda e parcerias com empresas poderosas, todas estes intervenientes adquirem um pensamento lato, destacando-se e tendo um impacto positivo nas comunidades local, nacional e internacional.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2115, 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.