Fonte da imagem: CfA
Segundo os cosmólogos, o Universo primitivo tinha apenas uma mistura de hidrogênio, hélio e outros elementos mais leves, mas nenhum dos elementos mais pesados necessários para o carbono da vida. A partir dos gases originais, estrelas gigantes formadas - algumas eram 200 vezes maiores que o nosso Sol - viveram por um breve período, geralmente apenas alguns milhões de anos. Essas estrelas gigantes transformaram até 50% de seu material em elementos pesados, principalmente ferro, antes de explodirem violentamente como supernovas. O telescópio James Webb, com lançamento previsto para 2011, será tão sensível que deve ser capaz de olhar para trás para ver essas supernovas acontecendo.
O universo primitivo era um terreno árido e árido de hidrogênio, hélio e um toque de lítio, contendo nenhum dos elementos necessários para a vida como a conhecemos. Desses gases primordiais nasceram estrelas gigantes 200 vezes mais massivas que o Sol, queimando seu combustível a uma taxa tão prodigiosa que viveram apenas cerca de 3 milhões de anos antes de explodir. Essas explosões lançaram elementos como carbono, oxigênio e ferro no vazio a uma velocidade tremenda. Novas simulações dos astrofísicos Volker Bromm (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Naoki Yoshida (Observatório Astronômico Nacional do Japão) e Lars Hernquist (CfA) mostram que a primeira "maior geração" de estrelas espalhou quantidades incríveis de elementos pesados por milhares de anos-luz de espaço, semeando assim o cosmos com as coisas da vida.
Esta pesquisa está publicada online em http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 e será publicada em uma edição futura do The Astrophysical Journal Letters.
"Ficamos surpresos com o quão violentas foram as primeiras explosões de supernova", diz Bromm. “Um universo que estava em um estado primitivo de tranquilidade foi rápida e irreversivelmente transformado por uma entrada colossal de energia e elementos pesados, preparando o cenário para a longa evolução cósmica que eventualmente levou à vida e a seres inteligentes como nós.”
Aproximadamente 200 milhões de anos após o Big Bang, o universo passou por uma dramática explosão de formação estelar. Essas primeiras estrelas eram maciças e queimavam rapidamente, fundindo rapidamente seu combustível de hidrogênio em elementos mais pesados, como carbono e oxigênio. Perto do fim de suas vidas, desesperadas por energia, essas estrelas queimaram carbono e oxigênio para formar elementos cada vez mais pesados até chegar ao fim da linha com ferro. Como o ferro não pode ser fundido para criar energia, as primeiras estrelas explodiram como supernovas, explodindo os elementos que haviam formado no espaço.
Cada uma dessas primeiras estrelas gigantes converteu cerca de metade de sua massa em elementos pesados, em grande parte ferro. Como resultado, cada supernova jogou até 100 massas solares de ferro no meio interestelar. A agonia da morte de cada estrela aumentou a recompensa interestelar. Por isso, com a idade notavelmente jovem de 275 milhões de anos, o universo foi substancialmente semeado com metais.
Esse processo de semeadura foi auxiliado pela estrutura do universo infantil, onde pequenas protogalaxias com menos de um milionésimo da massa da Via Láctea se amontoavam como pessoas em um metrô lotado. Os pequenos tamanhos e distâncias entre essas protogalaxias permitiram que uma supernova individual semeasse rapidamente um volume significativo de espaço.
As simulações de supercomputadores de Bromm, Yoshida e Hernquist mostraram que as explosões de supernova mais enérgicas emitiam ondas de choque que lançavam elementos pesados a até 3.000 anos-luz de distância. Essas ondas de choque lançaram grandes quantidades de gás no espaço intergaláctico, deixando para trás "bolhas" quentes e provocando novas rodadas de formação de estrelas.
O especialista em supernova Robert Kirshner (CfA) diz: “Hoje, essa é uma teoria fascinante, baseada em nossa melhor compreensão de como as primeiras estrelas funcionaram. Em alguns anos, quando construirmos o Telescópio Espacial James Webb, o sucessor do Telescópio Espacial Hubble, poderemos ver essas primeiras supernovas e testar as idéias de Volker. Fique ligado!"
Lars Hernquist observa que a segunda geração de estrelas continha elementos pesados da primeira geração - sementes a partir das quais planetas rochosos como a Terra poderiam crescer. "Sem essa primeira" maior geração "de estrelas, nosso mundo não existiria."
Sediado em Cambridge, Massachusetts, o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics é uma colaboração conjunta entre o Smithsonian Astrophysical Observatory e o Harvard College Observatory. Os cientistas da CfA, organizados em seis divisões de pesquisa, estudam a origem, evolução e destino final do universo.
Fonte original: Comunicado de imprensa da CfA
