Usando o Telescópio Espacial James Webb, os astrônomos podem ter descoberto a primeira evidência de estrelas monstruosas semelhantes a dinossauros desde o Big Bang. Acredita-se que essas estrelas pré-históricas Titãs tenham uma massa 10.000 vezes maior que a do Sol.
Tal como os dinossauros, estas estrelas gigantes já não existem, mas tal como a geologia da Terra está repleta de fósseis de dinossauros, o universo está cheio de “fósseis cósmicos” deixados para trás por estas primeiras estrelas: Buracos negros. Na verdade, confirmar que estas estrelas existiam com massas tão grandes no Universo primitivo poderia ajudar a explicar como. Buracos negros supermassivos O universo cresceu até uma massa igual a milhões de sóis há 1 bilhão de anos.
“A nossa mais recente descoberta ajuda a resolver um mistério cósmico de 20 anos. Com a GS 3073, temos a primeira evidência observacional da existência destas estrelas gigantes,” disse Daniel Whelan, membro da equipa, da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido. disse em um comunicado. “Estes gigantes cósmicos arderam de forma brilhante durante um curto período de tempo antes de colapsarem em buracos negros supermassivos, deixando assinaturas químicas que podemos detectar milhares de milhões de anos mais tarde. Tal como os dinossauros na Terra – eram enormes e antigos. E tiveram vida curta, vivendo apenas um quarto de milhão de anos – num piscar de olhos.”
Uma galáxia com química estranha
A “arma fumegante” neste caso é o desequilíbrio de oxigênio e nitrogênio em GS 3073, que não pode ser explicado por nenhum tipo de estrela conhecido. A galáxia tem uma proporção de nitrogênio para oxigênio de 0,46, muito maior do que pode ser explicada por qualquer tipo conhecido de estrela ou explosão estelar.
“A abundância química atua como uma impressão digital cósmica, e o padrão em GS3073 é diferente de tudo o que as estrelas comuns podem produzir. O seu intenso azoto corresponde apenas a um tipo de fonte que conhecemos – estrelas primordiais milhares de vezes mais massivas que o nosso Sol,” disse Devesh Nandal, membro da equipa do Centro de Astrofísica. “Isto inclui objetos verdadeiramente surpreendentes na primeira geração de estrelas, que ajudaram a moldar as primeiras galáxias e podem ter semeado os atuais buracos negros supermassivos.”
A equipa pegou nesta informação e modelou a evolução de estrelas com massas entre 1.000 e 10.000 vezes a massa do Sol para determinar quais os elementos que as estrelas passam através das suas casas galácticas após a morte das supernovas. Isto revelou um mecanismo específico capaz de produzir grandes quantidades de nitrogênio.
Estas estrelas gigantes queimam hélio nos seus núcleos para criar carbono, que depois “vaza” para a camada exterior da estrela à medida que queima hidrogénio. A fusão do carbono e do hidrogênio produz nitrogênio, que é então perturbado pela estrela por convecção. Depois disso, o material rico em nitrogênio escapa para o espaço, enriquecendo o material gasoso circundante.
Este processo continua há milhões de anos e é rico em nitrogênio no GS3073. Estrelas com massas inferiores a 1.000 massas solares ou superiores a 10.000 massas solares não desenvolvem a mesma concentração química.
A investigação da equipa também prevê o que acontecerá a estas estrelas de dinossauros quando chegarem ao fim das suas vidas e colapsarem diretamente em buracos negros. Na ausência de uma explosão de supernova, estes buracos negros ainda podem ter massas milhares de vezes superiores à do Sol, dando uma vantagem inicial ao crescimento de buracos negros supermassivos.
Na verdade, no coração da GS 3073 está um buraco negro supermassivo, que pode ser a “filha” de fusões entre buracos negros formados por estas estrelas monstruosas. A equipa está agora à procura de outras galáxias ricas em azoto no Universo primitivo, o que poderá reforçar a existência destas estrelas gigantes.
O estudo do painel foi publicado em novembro Cartas de revistas astrofísicas.
