Astrônomos encontram estrela que não deveria existir

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(Sua intrigante composição química coloca a estrela na "zona proibida" dentro da teoria de formação de estrelas, o que significa que esta estrela nunca deveria ter-se formado - ou que a teoria está errada.[Imagem: ESO/Digitized Sky Survey 2])

Teoria incompleta

Uma equipe de astrônomos europeus utilizou o Very Large Telescope do ESO (VLT) para descobrir uma estrela na Via Láctea que os cientistas achavam não poder existir.

Os astrônomos descobriram que esta estrela é composta quase inteiramente por hidrogênio e hélio, com quantidades minúsculas de outros elementos químicos.

Esta intrigante composição química coloca a estrela na chamada "zona proibida" dentro da teoria de formação estelar mais aceita, o que significa que esta estrela nunca deveria ter-se formado.

Ou, o que agora parece ser mais razoável, que a estrela está correta, mas a teoria não.

Estrela sem metais

A estrela de baixa luminosidade está situada na constelação do Leão e é chamada SDSS J102915+172927 - a sigla é rastreio SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e os números fazem referência à posição do objeto no céu.

Ela possui a menor quantidade de elementos mais pesados que o hélio (que os astrônomos chamam de "metais") do que todas as estrelas estudadas até hoje. Este objeto possui uma massa menor que a do Sol e tem provavelmente mais de 13 bilhões de anos de idade.

"Uma teoria muito aceita 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," explica Elisabetta Caffau, da Universidade de Heidelberg, na Alemanha e do Observatório de Paris, na França.

"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, completa Caffau, que é a autora principal do artigo científico que descreve estes resultados, e que será publicado em Setembro na revista Nature.

Estrela mais velha já encontrada

A equipe analisou as propriedades da estrela com o auxílio dos espectrógrafos X-shooter e UVES, montados no VLT. Os astrônomos 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 mil vezes menor que a proporção de metais no Sol.

"A estrela é tênue 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, 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 - hidrogênio e hélio - foram criados pouco depois do Big Bang, juntamente com um pouco de lítio, enquanto 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 nos dá informação sobre a sua idade.

"A estrela que estudamos é extremamente pobre em metais, o que significa que é muito primitiva. Pode ser uma das estrela mais velhas jamais encontrada," acrescenta Lorenzo Monaco (ESO, Chile), que também participou do estudo.

Lítio nas estrelas

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(A composição química das estrelas é estudada por meio da decomposição da sua luz, o chamado espectro estelar. A anotação mostra o dado que revelou a presença de Cálcio na estrela. [Imagem: ESO/Digitized Sky Survey 2])

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 um pouco mais de metais.

No entanto, a equipe descobriu que a proporção de lítio na estrela é pelo menos cinquenta vezes menor que a esperada devido à 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 fato desta estrela incomum não ser provavelmente única.

"Identificamos várias outras estrelas candidatas que podem ter níveis de metais semelhantes, ou até inferiores, aos da SDSS J102915+172927. Planejamos agora observar estes candidatos com o VLT para verificarmos se é realmente este o caso," conclui Caffau.

Teorias de formação estelar

Teorias de formação estelar mais aceitas afirmam que estrelas com massas tão baixas como a SDSS J102915+172927 (cerca de 0,8 massa solar ou menos) apenas podem se formar depois de explosões de supernova terem enriquecido o meio interestelar acima de um valor crítico.

Isto deve-se ao fato 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 oxigênio como os principais agentes de arrefecimento. No entanto, na SDSS J102915+172927 a quantidade de carbono é menor do que o mínimo julgado necessário para que este arrefecimento se torne efetivo.

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.

A chamada nucleossíntese primordial estuda a produção de elementos químicos com mais de um próton, alguns momentos após o Big Bang. Esta produção deu-se num curto espaço de tempo, permitindo que apenas hidrogênio, 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 hidrogênio, 25% de hélio e alguns traços de lítio.

Bibliografia:
An extremely primitive halo star
Elisabetta Caffau, Piercarlo Bonifacio, Patrick François, Luca Sbordone, Lorenzo Monaco, Monique Spite, François Spite, HansG. Ludwig, Roger Cayrel, Simone Zaggia, François Hammer, Sofia Randich, Paolo Molaro, Vanessa Hill9
arXiv
01 September 2011
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