O oxigênio mais distante do Universo, e sua relação com as primeiras estrelas

junho 13, 2018 por MarioLima

Não muito tempo depois do Big Bang, as primeiras gerações de estrelas começaram a alterar a composição química das galáxias primitivas, enriquecendo lentamente o meio interestelar com elementos básicos como oxigênio, carbono e nitrogênio. Encontrar os primeiros vestígios desses elementos comuns lançaria luz importante sobre a evolução química das galáxias, incluindo a nossa.

As primeiras estrelas do universo podem ter se formado apenas 250 milhões de anos após o Big Bang – centenas de milhões de anos antes do que se pensava, de acordo com um novo estudo.

A descoberta ocorreu graças às observações de uma antiga galáxia conhecida como MACS1149-JD1, detectada pela primeira vez em 2012. Em 2016 e 2017, uma equipe de astrônomos deu uma nova olhada usando o ALMA e sua coleção de 64 rádios telescópios. Eles mediram a frequência de um pico no espectro da galáxia que vem do gás oxigênio ionizado. Quando essa luz foi produzida no MACS1149-JD1, ela estava no infravermelho, mas durante seus bilhões de anos viajando para a Terra, a expansão do universo estendeu-a até as frequências de micro-ondas que o ALMA é sensível. Medir essa mudança nas frequências revela que a luz se estendeu 13,3 bilhões de anos atrás, quando o universo tinha apenas 550 milhões de anos, ou menos de 4% da sua idade atual.

O fato de ser uma linha de oxigênio é significativo: nenhum oxigênio foi produzido no big bang; foi formado mais tarde quando o gás hidrogênio se uniu à primeira geração de estrelas e reações de fusão em seus núcleos forjaram hidrogênio em oxigênio e outros elementos. No final de suas vidas, as estrelas explodiram, espalhando esses elementos pelo espaço.

Para MACS1149-JD1 conter quantidades substanciais de oxigênio, muitas estrelas já devem ter passado por todo esse ciclo de vida.

“A população estelar madura em MACS1149-JD1 implica que as estrelas estavam se formando até tempos mais antigos, além do que podemos ver atualmente com nossos telescópios. Isso tem implicações muito interessantes para encontrar o ‘alvorecer cósmico’ quando surgiram as primeiras galáxias”, acrescenta Nicolas. Laporte, pesquisador da University College London/Université de Toulouse e membro da equipe de pesquisa.

“Fiquei emocionado ao ver o sinal do oxigênio mais distante”, explica Takuya Hashimoto, principal autor do estudo publicado na revista Nature e pesquisador da Universidade Osaka Sangyo e do Observatório Astronômico Nacional do Japão.

O ALMA já estabeleceu o recorde do oxigênio mais distante várias vezes. Em 2016, Akio Inoue, da Universidade Osaka Sangyo, e seus colegas encontraram o sinal de oxigênio a 13,1 bilhões de anos-luz de distância. Vários meses depois, Nicolas Laporte, da University College London, usou o ALMA para detectar oxigênio a 13,2 bilhões de anos-luz de distância. Agora, as duas equipes se fundiram em uma e alcançaram esse novo recorde. Isso reflete tanto a natureza competitiva quanto colaborativa de vanguarda da pesquisa científica.