Monstros cósmicos habitam em densos aglomerados estelares nascidos apenas algumas centenas de milhões de anos após o nascimento do universo, sugerem novas observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST).
Esses monstros são estrelas supermassivas, que JWSTName avistou sinais de aglomerados globulares nascidos há cerca de 13,4 bilhões de anos.
Aglomerados globulares são encontrados em quase todas as galáxias; nosso próprio, o via Láctea, hospeda pelo menos 180 deles. Os aglomerados globulares não são apenas os agrupamentos estelares mais massivos e mais antigos, muitas vezes contendo até um milhão de estrelas nascidas juntas em 440 milhões de anos após o Big Bangmas essas estrelas podem mostrar anomalias não encontradas em nenhuma outra coleção estelar.
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Por exemplo, aglomerado globular as estrelas tendem a mostrar altos níveis de variação de composição, apesar do fato de terem nascido juntas ao mesmo tempo da mesma nuvem de gás frio e poeira em colapso. A proporção de oxigênio, nitrogênio, sódio e alumínio varia de uma estrela para outra em aglomerados globulares. Explicar essas chamadas “anomalias de abundância” tornou-se um desafio significativo para os astrônomos.
Uma possível explicação para esse mistério, sugerida em 2018, é que as estrelas supermassivas “poluem” a nuvem de gás original à medida que os aglomerados globulares se formam. Isso leva o bebê estrelas sendo desigualmente enriquecido com elementos químicos à medida que se formam.
Agora, uma equipe de pesquisadores anunciou que o JWST detectou traços químicos sugerindo que estrelas monstruosas estão realmente à espreita em aglomerados estelares, fornecendo assim a primeira evidência observacional para essa teoria de enriquecimento.
“Hoje, graças aos dados coletados pelo JWST, acreditamos ter encontrado uma primeira pista da presença dessas estrelas extraordinárias”, disse a principal autora do estudo, Corinne Charbonnel, professora de astronomia da Universidade de Genebra, na Suíça. disse em um comunicado (abre em nova aba).
Esses estrelas supermassivas têm entre 5.000 e 10.000 vezes a massa do sol e são tão quentes quanto 135 milhões de graus Fahrenheit (75 milhões de graus Celsius) em seus núcleos, em comparação com 27 milhões de graus F (15 milhões de graus C) ou mais no coração de o sol. Mas, apesar de seu tamanho intimidador e temperaturas assustadoras, essas bestas estelares nem sempre são fáceis de localizar. Isso ocorre porque eles queimam seu combustível para a fusão nuclear rapidamente e, portanto, têm vida útil curta.
“Aglomerados globulares têm entre 10 e 13 bilhões de anos, enquanto o tempo máximo de vida das superestrelas é de dois milhões de anos”, disse o membro da equipe Mark Gieles, da Universidade de Barcelona, ??no mesmo comunicado. “Eles, portanto, desapareceram muito cedo dos aglomerados que são atualmente observáveis. Apenas vestígios indiretos permanecem.”
Para detectar sinais dessas estrelas supermassivas, a equipe de estudo recorreu à visão infravermelha do JWST para tentar capturar aglomerados globulares no início de sua existência. O poderoso telescópio espacial viu a luz emitida por um dos mais distantes e primeiros galáxias encontrado até o momento, GN-z11. A galáxia está localizada a cerca de 13,3 bilhões de anos-luz de distância, e o JWST a vê como era quando tinha apenas algumas dezenas de milhões de anos, tornando-a uma boa escolha como local de caça para jovens aglomerados globulares.
Como os elementos químicos absorvem e emitem luz em certas frequências, o espectro de luz de fontes cósmicas contém “impressões digitais” que apontam para a composição de objetos celestes. Os astrônomos pegaram a luz do GN-z11 visto pelo JWST e o decompuseram, encontrando duas informações valiosas no processo.
“Ficou estabelecido que [GN-z11] contém proporções muito altas de nitrogênio e uma densidade muito alta de estrelas”, disse o membro da equipe de estudo Daniel Schaerer, professor de astronomia da Universidade de Genebra.
Esses fatos sugerem que vários aglomerados globulares estão nascendo em GN-z11 como o vemos, mas também que esses aglomerados ainda hospedam estrelas supermassivas ativas. Isso ocorre porque a forte presença de nitrogênio só pode ser explicada pela combustão de hidrogênio em temperaturas extremamente altas – temperaturas que podem ser alcançadas apenas nos núcleos de estrelas supermassivas, disse Charbonnel.
Os resultados fortalecem o modelo de enriquecimento estelar supermassivo sugerido pela equipe para explicar as estranhas composições dos aglomerados globulares. O próximo passo nesta investigação será observar mais aglomerados globulares em galáxias distantes, conforme visto pelo JWST, para ver se os mesmos padrões se mantêm.
A pesquisa da equipe foi publicada este mês na revista Astronomia e Astrofísica (abre em nova aba).
