Quando apareceram os primeiros sóis no Universo jovem?

2004-02-04

Sequência de imagens da simulação da explosão de uma supernova da primeira geração. Os cálculos mostraram que estas supernovas eram extremamente energéticas e espalhavam no meio interestelar quantidades tremendas de elementos pesados como o ferro, o carbono e o oxigénio. O processo de enriquecimento químico do nosso Universo foi essencial para o aparecimento das estrelas de pequena massa e, mais tarde, para o aparecimento de planetas e da Vida. Crédito: Volker Bromm (CfA), Naoki Yoshida (National Astronomical Observatory of Japan), Lars Hernquist (CfA), and Christine Lafon (CfA).
A primeira geração de estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
depois do Big Bang era constituída por estrelas muito diferentes do nosso Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
. Enquanto o Sol é uma estrela amarela de pouca massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
e quimicamente enriquecida com elementos químicos pesados
metal
Em Astronomia, todos os elementos químicos de número atómico superior ao do hélio são designados por metais, ou por elementos pesados.
, as primeiras estrelas eram estrelas brancas muito quentes, de massa muito elevada e constituídas apenas pelos elementos formados no Big Bang (hidrogénio, hélio e um pouco de lítio). Dado que as estrelas de massa elevada vivem pouco tempo, após apenas alguns milhões de anos as primeiras estrelas colapsaram e explodiram como supernovas
supernova
Uma supernova é a explosão de uma estrela no final da sua vida. As explosões de supernova são de tal forma violentas e luminosas que o seu brilho pode ultrapassar o brilho de uma galáxia inteira. Existem dois tipos principais de supernova: as supernovas Tipo Ia, que resultam da explosão duma estrela anã branca que, no seio de um sistema binário, rouba matéria da estrela companheira até a sua massa atingir o limite de Chandrasekhar e então colapsa; e as supernovas Tipo II, que resultam da explosão de uma estrela isolada de massa elevada (com massa superior a cerca de 4 vezes a massa do Sol) que esgotou o seu combustível nuclear e expeliu as suas camadas externas, restando apenas um objecto compacto (uma estrela de neutrões ou um buraco negro).
, espalhando no meio interestelar
meio interestelar
O meio interestelar é constituído por toda a matéria existente no espaço entre as estrelas. Cerca de 99% da matéria interestelar é composta por gás, sendo os restantes 1% dominados pela poeira. A massa total do gás e da poeira do meio interestelar é cerca de 15% da massa total da matéria observável da nossa galáxia, a Via Láctea. A matéria do meio interestelar existe em diferentes regimes de densidade e temperatura, como por exemplo as nuvens moleculares (frias e densas) ou o gás ionizado (quente e ténue).
os elementos químicos
elemento químico
Elemento composto por um único tipo de átomos. Os elementos químicos constituem a Tabela Periódica.
pesados que produziram no seu interior, dando assim início ao enriquecimento químico do Universo. Sabe-se que só com enriquecimento químico é possível a formação de estrelas de pouca massa, como o nosso Sol, mas quando é que estas estrelas surgiram?

V. Bromm, investigador do Centro Harvard-Smithsonian para a Astrofísica (CfA), juntamente com L. Hernquist e N. Yoshida (também do CfA), já tinha realizado simulações das explosões da primeira geração de supernovas para calcular a sua evolução e a quantidade de elementos pesados que estas produziram. Agora, num recente trabalho publicado na revista científica Nature em Outubro de 2003, Bromm, em colaboração com A. Loeb (também do CfA), determinou que basta a primeira geração de supernovas para se produzirem elementos químicos pesados em quantidade suficiente para que as primeiras estrelas de pouca massa (como o Sol) se possam formar.

As simulações deste trabalho mostraram que muitas das estrelas de segunda geração tinham o tamanho, a massa e, consequentemente, a temperatura, semelhantes ao Sol. Ou seja, uma abundância de elementos
abundância química
A abundância química de um determinado elemento químico é o número relativo de átomos ou isótopos desse elemento num objecto ou estrutura.
pesados equivalente a um milionésimo da abundância de elementos pesados do Sol parece ser suficiente para permitir a formação de estrelas de pouca massa como o Sol. Contudo, de acordo com estas simulações, a abundância de elementos químicos pesados era nessa altura ainda demasiado baixa para permitir a formação de planetas terrestres
planeta terrestre
Designa-se por planeta terrestre um planeta com densidade e tamanho comparável ao da Terra. No Sistema Solar são considerados planetas terrestres (ou telúricos) Mercúrio, Vénus, Terra, Marte e Plutão, e ainda se incluem os satélites naturais como a Lua, os satélites galileanos de Júpiter, Titã e Tritão, por exemplo.
à volta destas primeiras estrelas de pouca massa - algo só possível após várias gerações de estrelas, que viveram, morreram e enriqueceram quimicamente o meio interestelar com todos os elementos pesados que encontramos aqui na Terra, no Sol e nos nossos próprios corpos.

Alguns dados observacionais recentes corroboram estes resultados. Estudos de estrelas nas quais se descobriram planetas extra-solares
planeta extra-solar
Um planeta extra-solar é um planeta que não orbita o nosso Sol.
mostraram uma forte correlação entre a presença de planetas
planeta
Um planeta é um objecto que se forma no disco que circunda uma estrela em formação e cuja massa é superior à de Plutão (1/500 da massa da Terra) e inferior a 10 vezes a massa de Júpiter. Ao contrário das estrelas, os planetas não produzem luz, apenas reflectem a luz da estrela que orbitam.
e a elevada abundância de elementos químicos pesados (chamados metais) nas estrelas que os albergam. Isto é, uma estrela com metalicidade
abundância de metais
A abundância de metais de um dado objecto celeste é a abundância química de todos os seus elementos, excepto o hidrogénio e o hélio. Para os astrónomos, todos os elementos com número atómico superior ao do hélio são considerados metais.
mais elevada tem maior probabilidade de possuir planetas.

Ainda agora se começou a investigar o limite inferior de metalicidade necessário à formação de planetas, de forma que é difícil dizer exactamente quando é que a janela para a Vida se abriu – algures entre 500 milhões e 2 mil milhões de anos depois do Big Bang. De certa forma, devemos a nossa existência a todas as estrelas cuja vida e morte, nesta região da nossa galáxia
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
, precederam a formação do nosso Sol. E este processo começou imediatamente depois do Big Bang e das primeiras estrelas. O Universo evoluiu e progressivamente foi plantando as sementes necessárias ao aparecimento dos planetas e da Vida.

Fonte da notícia: http://cfa-www.harvard.edu/press/pr0404.html