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Os aglomerados globulares são os aglomerados estelares mais massivos e mais antigos do Universo. Eles podem conter até 1 milhão deles. A composição química dessas estrelas, nascidas na mesma época, apresenta anomalias que não são encontradas em nenhuma outra população de estrelas. Explicar essa especificidade é um dos grandes desafios da astronomia. Depois de imaginar que estrelas supermassivas poderiam estar na origem, uma equipe das Universidades de Genebra e Barcelona e do Institut d’Astrophysique de Paris (CNRS e Sorbonne University) acredita ter descoberto o primeiro traço químico que atesta sua presença em galáxias globulares. proto-aglomerados, nascidos cerca de 440 milhões de anos após o Big Bang. Esses resultados, obtidos graças às observações do telescópio espacial James-Webb, podem ser encontrados em Astronomia e Astrofísica.
Aglomerados globulares são agrupamentos muito densos de estrelas distribuídas em uma esfera, com raio variando de uma dúzia a cem anos-luz. Eles podem conter até 1 milhão de estrelas e são encontrados em todos os tipos de galáxias. O nosso é o lar de cerca de 180 deles. Um de seus grandes mistérios é a composição de suas estrelas: por que é tão variada? Por exemplo, a proporção de oxigênio, nitrogênio, sódio e alumínio varia de uma estrela para outra. No entanto, todos nasceram ao mesmo tempo, dentro da mesma nuvem de gás. Os astrofísicos falam de “anomalias de abundância”.
Monstros com vidas muito curtas
Uma equipe das universidades de Genebra (UNIGE) e Barcelona, e do Institut d’Astrophysique de Paris (CNRS e Sorbonne University) fez um novo avanço na explicação desse fenômeno. Em 2018, havia desenvolvido um modelo teórico segundo o qual estrelas supermassivas teriam “poluído” a nuvem de gás original durante a formação desses aglomerados, enriquecendo suas estrelas com elementos químicos de maneira heterogênea. “Hoje, graças aos dados coletados pelo Telescópio Espacial James-Webb, acreditamos ter encontrado uma primeira pista da presença dessas estrelas extraordinárias”, explica Corinne Charbonnel, professora titular do Departamento de Astronomia da UNIGE Faculdade de Ciências e primeiro autor do estudo.
Esses monstros celestes são 5.000 a 10.000 vezes mais massivos e cinco vezes mais quentes em seu centro (75 milhões °C) do que o Sol. Mas provar sua existência é complexo. “Aglomerados globulares têm entre 10 e 13 bilhões de anos, enquanto a expectativa de vida máxima das superestrelas é de dois milhões de anos. Eles, portanto, desapareceram muito cedo dos aglomerados que são atualmente observáveis. Restam apenas vestígios indiretos”, explica Mark Gieles, professor do ICREA na Universidade de Barcelona e coautor do estudo.
Revelado pela luz
Graças à visão infravermelha muito poderosa do telescópio James-Webb, os coautores puderam apoiar sua hipótese. O satélite capturou a luz emitida por uma das galáxias mais distantes e mais jovens conhecidas até hoje em nosso Universo. Localizado a cerca de 13,3 bilhões de anos-luz, o GN-z11 tem apenas algumas dezenas de milhões de anos. Na astronomia, a análise do espectro de luz de objetos cósmicos é um elemento chave na determinação de suas características. Aqui, a luz emitida por esta galáxia forneceu duas informações valiosas.
”Foi estabelecido que contém proporções muito altas de nitrogênio e uma densidade muito alta de estrelas”, diz Daniel Schaerer, professor associado do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e coautor do estudo. Isso sugere que vários aglomerados globulares estão se formando nesta galáxia e que ainda abrigam uma estrela supermassiva ativa. “A forte presença de nitrogênio só pode ser explicada pela combustão de hidrogênio em temperaturas extremamente altas, que só o núcleo de estrelas supermassivas pode atingir, como mostram os modelos de Laura Ramirez-Galeano, aluna de mestrado de nossa equipe”, ‘ explica Corinne Charbonnel.
Esses novos resultados fortalecem o modelo da equipe internacional. O único atualmente capaz de explicar as anomalias de abundância em aglomerados globulares. O próximo passo dos cientistas será testar a validade desse modelo em outros aglomerados globulares formados em galáxias distantes, usando os dados de James-Webb.
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