As primeiras estrelas começaram como pequenas sementes que rapidamente cresceram em estrelas com cem vezes a massa do nosso Sol. Na ilustração, rodopiantes nuvens de hidrogênio e hélio são iluminadas pelas primeiras luzes estelares a brilhar no Universo. Crédito: David A. Aguilar (cfa)
No começo, havia o Hidrogênio e o Hélio. Estes elementos primordiais foram criados nos primeiros três minutos após o Big Bang. Posteriormente, foram estes elementos que deram origem a todos os outros elementos no Universo. Desde então, as estrelas têm sido as verdadeiras fábricas de construção destes elementos. Através da fusão nuclear, as estrelas produziram elementos como o carbono, oxigênio, magnésio, silício e outras matérias-primas fundamentais para a formação de planetas e posteriormente a vida. Afinal, como foi que as primeiras estrelas nasceram? Novas pesquisas da Universidade de Columbia (Nova Iorque, EUA) mostram que tudo se resumiu a uma simples reação de fusão:
“Para acompanharmos a cadeia de eventos responsável pela nossa origem, precisamos compreender o início,” afirmou Daniel Wolf Savin, investigador sênior do Laboratório de Astrofísica da Universidade de Columbia. A pesquisa de Savin explica uma reação química chave que teve lugar no Universo cerca de um milhão de anos após o Big Bang. Essa reação, denominada separação associativa, permitiu às nuvens no Universo esfriar, condensar e formar as primeiras estrelas.
Como as nuvens primordiais condensaram?
“De forma a entender como é que as primeiras estrelas foram formadas, precisamos saber como é que as nuvens [onde nasceram] se condensaram. O hidrogênio molecular (H2) irradiou o calor para fora das nuvens, por isso precisamos saber a quantidade de hidrogênio que havia na nuvem. Isto, por sua vez, requer a compreensão dos processos químicos pelos quais o H2 foi formado. É o que nós medimos,” afirmou Savin. O hidrogênio molecular (H2) é formado quando dois átomos de hidrogênio se juntam para formar uma molécula do gás hidrogênio.
O grupo de Savin mediu esta probabilidade. Os seus resultados mostram que a probabilidade de tal acontecer é maior que a demonstrada pelos cálculos teóricos e experiências anteriores. “A incerteza anterior nesta reação limitava nossa capacidade de prever se uma nuvem de gás iria formar uma estrela ou não, e caso isso acontecesse, então qual seria a massa dessa estrela,” acrescenta Savin. “É um dado importante de quantificar, porque a massa de uma estrela determina os elementos que a mesma irá sintetizar.” As massas previstas para as primeiras estrelas dependem das condições iniciais das nuvens primordiais a partir das quais elas se formaram.
Estas condições são incertas e ainda consiste um tema ativo na pesquisa cosmológica. Ao comparar os modelos previstos com as observações do Universo, os astrônomos podem vislumbrar as condições iniciais. Mas a precisão destas estimativas depende criticamente do nosso conhecimento das reações químicas primordiais, particularmente aquelas medidas por Savin e pelo seu grupo. Com os novos dados em mãos, os cosmologistas serão capazes de determinar quais foram as condições iniciais do Universo primordial, que levaram à formação das primeiras estrelas. O trabalho de Savin e equipe foi publicado na revista Science em julho de 2010. O artigo inclui o autor principal e antigo membro do grupo, Holger Kreckel, agora na Universidade de Illinois,.
O grupo de Savin mediu esta probabilidade. Os seus resultados mostram que a probabilidade de tal acontecer é maior que a demonstrada pelos cálculos teóricos e experiências anteriores. “A incerteza anterior nesta reação limitava nossa capacidade de prever se uma nuvem de gás iria formar uma estrela ou não, e caso isso acontecesse, então qual seria a massa dessa estrela,” acrescenta Savin. “É um dado importante de quantificar, porque a massa de uma estrela determina os elementos que a mesma irá sintetizar.” As massas previstas para as primeiras estrelas dependem das condições iniciais das nuvens primordiais a partir das quais elas se formaram.
Estas condições são incertas e ainda consiste um tema ativo na pesquisa cosmológica. Ao comparar os modelos previstos com as observações do Universo, os astrônomos podem vislumbrar as condições iniciais. Mas a precisão destas estimativas depende criticamente do nosso conhecimento das reações químicas primordiais, particularmente aquelas medidas por Savin e pelo seu grupo. Com os novos dados em mãos, os cosmologistas serão capazes de determinar quais foram as condições iniciais do Universo primordial, que levaram à formação das primeiras estrelas. O trabalho de Savin e equipe foi publicado na revista Science em julho de 2010. O artigo inclui o autor principal e antigo membro do grupo, Holger Kreckel, agora na Universidade de Illinois,.
Nota: [1] A nucleossíntese primordial pós Big Bang só formou os elementos leves: hidrogênio, deutério, hélio e traços de lítio e berílio.
Abundância dos elementos químicos nos primeiros segundos após o Big Bang. Crédito: UFRGS
Todos os denais elementos químicos, mais pesados, foram produzidos mais tarde, no interior das estrelas e nas supernovas. Consulte: http://astro.if.ufrgs.br/univ/
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