Estrelas primitivas, surgidas quando o universo ainda era muito jovem, são de difícil identificação por conta de seu brilho, que costuma ser pouco intenso. Não é o caso da rara 2MASS J18082002-5104378, recém-identificada na Via Láctea por um grupo de pesquisadores brasileiros e dos Estados Unidos liderados por astrônomos da Universidade de São Paulo (USP), uma descoberta que pode ser peça-chave para ampliar a compreensão sobre os primórdios da nossa galáxia.
Minutos após o Big Bang, apenas os elementos químicos hidrogênio e hélio foram produzidos. Os elementos mais pesados, chamados de metais, só surgiriam muito tempo depois, no interior das estrelas – que, ao explodirem, ejetam material rico em metais ao meio interestelar, de tal maneira que novas estrelas têm um conteúdo cada vez maior desses elementos. Portanto, aquelas com a menor quantidade de metais são as mais primitivas. A 2MASS J18082002–5104378 tem menos de 1/10000 vezes a quantidade de ferro do Sol.
A procura de estrelas pobres em metais é uma das áreas mais ativas da astronomia, quando se trata de estudar as primeiras fases da galáxia. A maioria dos esforços atuais está concentrada em estrelas fracas, de pouco brilho, o que dificulta uma observação mais detalhada.
“Existe um bom número dessas estrelas, mas a maioria delas é fraca, difícil de ser estudada em detalhe com telescópios. Trata-se de estrelas muito antigas e de órbitas muito caóticas, formadas quando a galáxia estava colapsando e afastadas da nossa vizinhança solar. Mas essa, em especial, está passando um pouco mais próximo do nosso sol, o que a torna mais brilhante”, conta Jorge Luis Meléndez Moreno, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG).
Meléndez é responsável pela pesquisa "Espectroscopia de alta precisão: impacto no estudo de planetas, estrelas, a galáxia e cosmologia", realizada com o apoio da FAPESP. O objetivo é caracterizar com precisão determinados tipos de estrelas para estudar em detalhes a formação dos planetas, os processos de evolução estelar, a evolução química da galáxia e a nucleossíntese primordial – a formação de elementos químicos por reações nucleares no Big Bang.
A “nova” estrela velha tem pelo menos 13 bilhões de anos. Os pesquisadores chegaram à estimativa considerando os aglomerados de estrelas mais antigos da galáxia, que têm essa idade e são mais ricos em metais. Seu tamanho é cerca de 88% da massa do Sol e a temperatura na sua superfície é de 5.440 K, quase a mesma da estrela central do Sistema Solar, 5.778 K. Além de ferro, foram detectados em sua atmosfera sódio, silício, cálcio e níquel, elementos químicos em quantidade 1/10000 menor que seu conteúdo no Sol.
Em uma primeira estimativa, sua distância aproximada da Terra é de 2.500 anos-luz. De acordo com os pesquisadores, um valor preciso será obtido por meio do satélite Gaia, da Agência Espacial Europeia, que está medindo a distância de muitas estrelas.
Arqueologia galáctica
A colaboração internacional liderada por Meléndez começou sua busca por estrelas pobres em metais relativamente brilhantes em 2013. No ano seguinte, a equipe observou a 2MASS J18082002–5104378 com o New Technology Telescope (NTT), do Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês), no norte do Chile, identificando-a como uma promissora estrela muito pobre em metais e, consequentemente, formada nos primórdios da galáxia.
“É muito raro encontrar uma estrela tão pobre em metais e tão brilhante. Elas são preciosas relíquias para a arqueologia galáctica, para desvendar a história da nossa Via Láctea”, destaca Meléndez.
Diante do achado, a estrela foi observada em mais detalhes entre 2014 e 2015, usando o espectrógrafo UVES no telescópio de oito metros de diâmetro Very Large Telescope (VLT), no Observatório Paranal do ESO, localizado no topo do Cerro Paranal, uma montanha com 2,6 mil metros de altitude no deserto do Atacama. A espectroscopia espalha a luz nas diversas cores que a compõem, possibilitando observar com detalhes os elementos químicos presentes na estrela.
Os astrônomos confirmaram, então, que a estrela tem uma quantidade tão pequena de elementos químicos pesados que foi classificada como ultrapobre em metais (UMP, na sigla em inglês).
A estrela 2MASS J18082002–5104378 é a mais brilhante UMP conhecida até agora, com brilho de 11.9 magnitudes, sendo suficientemente brilhante para ser observada com telescópios pequenos, a partir de 10 cm. Apenas a estrela CD -38 245, descoberta há mais de 30 anos pelos astrônomos australianos M. S. Bessell e J. Norris, tem um brilho similar. Todas as outras estrelas UMP são pelo menos seis vezes mais fracas.
A equipe pretende agora obter observações detalhadas da estrela no ultravioleta, com o telescópio espacial Hubble, para estudar um grande número de elementos químicos sem a limitação da interferência da atmosfera terrestre.
Os resultados obtidos pela equipe foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics, no artigo 2MASS J18082002-5104378: The brightest (V = 11.9) ultra metal-poor star. Além de Meléndez, assinam o trabalho Gabriel Perez e Marcelo Tucci-Maia, também do IAG-USP; Vinicius Moris Placco, da University of Notre Dame; Iván Ramírez, da University of Texas at Austin; e Ting S. Li, da Texas A&M University.
