Astrônomos brasileiros mapeiam estrutura de idades do halo da Via Láctea

Uma equipe internacional, que conta com três astrônomos brasileiros, produziu uma versão mais detalhada do primeiro mapa cronográfico do halo da nossa Galáxia. O halo é um dos componentes galácticos que possuem tipicamente estrelas mais velhas e, portanto, é um ambiente fundamental para estudos que tentam descobrir indícios da origem e formação da Via Láctea. O trabalho, que acaba de ser publicado na edição de 5 de setembro do periódico científico Nature Physics (1), foi desenvolvido a partir do mapa apresentado em 2015 no artigo de Rafael Miloni Santucci, doutorando do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP, orientado pela professora Silvia Rossi, em parceria com o professor da Universidade de Notre Dame Vinicius Moris Placco e com outros astrônomos internacionais. Os três astrônomos também participaram do novo trabalho.

O mapeamento foi realizado usando uma amostra de aproximadamente 100 mil estrelas azuis de ramo horizontal (conhecidas também como BHBs, sigla para o mesmo nome em inglês), extraídas de um levantamento de dados norte-americano conhecido como SDSS (Sloan Digital Sky Survey). O ramo horizontal representa uma fase evolutiva avançada da estrela, na qual o brilho é gerado por causa da fusão de Hélio em Carbono em seu núcleo. Nesta fase, que corresponde a cerca de 10% do tempo total de sua vida, seu brilho se torna muito intenso e constante, fazendo com que esses astros possam ser observados a grandes distâncias.

Ao avaliar as distâncias e as cores dos objetos, os astrônomos verificaram que as estrelas BHBs mais azuladas do halo estão concentradas predominantemente na região central da Galáxia, e suas cores ficam ligeiramente avermelhadas conforme as distâncias ao centro galáctico aumentam. Essa variação é extremamente sutil e invisível ao olho humano, mas é revelada pelas medidas de cor feitas por filtros especiais e evidenciada no trabalho publicado. Para explicar o fenômeno, os cientistas primeiro avaliaram e descartaram todas as possíveis causas para o avermelhamento tipicamente descritas na literatura, tais como a existência de poeira no meio interestelar ou composições químicas diferentes. A única explicação restante para essa variação de cor é a idade da estrela, sendo que, somente para esta fase evolutiva de uma estrela, quanto mais vermelha, mais jovem ela é.

Esses resultados sugerem que a formação de estrelas na nossa Galáxia ocorreu de dentro para fora, ou seja, a gravidade colapsou primeiramente o gás no centro da Galáxia e, ao longo de poucos bilhões de anos, a formação estelar chegou até as regiões mais periféricas. Uma visão em 3D do mapa foi construída para melhor visualizar os detalhes da descoberta. Na animação, o plano XY contém o disco da Galáxia e o eixo Z representa a distância das estrelas até o plano, sendo que 1kpc de distância corresponde a aproximadamente a 3,26 mil anos-luz (um ano-luz vale cerca de 10 trilhões de quilômetros). A posição do Sol não está destacada na animação, mas corresponde às coordenadas (X, Y, Z) = (8.5, 0, 0). A variação de cor descrita pela variável (g-r) possui um equivalente de idade entre parênteses, em unidades de bilhões de anos. Portanto, nota-se que as regiões centrais da Galáxia são mais velhas (cerca de 12 bilhões de anos) e os objetos vão ficando mais jovens conforme estão mais distantes, até atingir cerca de 9,5 bilhões de anos de idade.

Mapa de idade

Para construir esse mapa de idade, os pesquisadores usaram a média da cor das estrelas em pequenos espaços. Cada ponto colorido visto dentro do cubo transparente revela a média de cor em um volume menor que 1 kiloparsec (kpc, unidade de medida de distâncias estelares) cúbico, onde existem ao menos três estrelas. As projeções vistas nas faces do cubo representam visões em 2D nos diferentes planos de visada, cujas variações de cor foram suavizadas para destacar o fenômeno.

Surpreendentemente, a região onde são encontrados os objetos mais velhos se estende por uma grande área ao redor do núcleo galáctico, atingindo até mesmo a região do halo próxima do Sol, que está cerca de 28 mil anos-luz (8,5 kpc) distante do centro galáctico. Esta região antiga pode ser explorada com a finalidade de estudar as propriedades destas estrelas velhas, extremamente importantes para saber mais sobre como era a composição química no início do Universo e como ela tem evoluído. Isto também ratifica que podemos encontrar estrelas muito velhas e pobres em metais mesmo nas regiões próximas de nós, ou seja, podemos incluir objetos brilhantes nas buscas para encontrar os primeiros astros do Universo. Essas buscas também fazem parte da pesquisa deste grupo de cientistas, com resultados promissores até o momento.

Além disso, esta técnica permitiu identificar a presença de estruturas formadas recentemente pela interação da nossa Galáxia com outras menores como a Galáxia Anã de Sagitário, que teve seu formato completamente destruído pelas forças gravitacionais da Via Láctea, formando um rastro de estrelas ao redor do centro da Galáxia. Mais do que resultados importantes, o trabalho consolida a técnica dos mapas de idade baseados na cor de estrelas BHBs como uma ferramenta crucial para estudar até mesmo a evolução de outras Galáxias, pois a nova geração de telescópios gigantes, como o GMT e o E-ELT, permitirá aos astrônomos individualizar BHBs nessas regiões a muitos milhões de anos-luz de distância.

“Ainda há muito trabalho a ser feito”, ressalta Santucci. “Usamos apenas um dos levantamentos de dados disponíveis na literatura para realizar este trabalho, e as estrelas BHBs estão presentes em todos os ambientes e em todas as direções do céu.” Os astrônomos aguardam novos levantamentos de dados como o projeto S-PLUS – um importante mapeamento do céu realizado por um telescópio brasileiro, situado em Cerro Tololo, no Chile, que fornecerá dezenas de milhares de novas BHBs no céu do Hemisfério Sul da Terra, onde o SDSS não consegue observar, e poderá revelar estruturas inéditas da Via Láctea.

O trabalho possui suporte da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), por meio do Programa de Excelência Acadêmica (Proex).

Da Seção de Apoio Institucional do IAG

 Foto: ESO/A. Fitzsimmons/ Wikimedia Commons

Novo instrumento capta pela primeira vez o centro da Via Láctea

O centro da Via Láctea foi pela primeira vez captado em imagens graças ao Gravity, um potente e inovador instrumento do Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês).

"Estes resultados dão uma ideia da inovadora ciência que o Gravity será capaz de produzir", descreveu o ESO em seu comunicado, que aponta para os novos horizontes "sem precedentes" que a comunidade científica poderá alcançar graças a este novo aparelho.

O inovador instrumento combina a luz de quatro Unidades de Telescópio de 8,2 metros (equivalente à precisão e resolução que alcançaria um telescópio de 130 metros de diâmetro), por isso que capta "medições extraordinariamente precisas de objetos astronômicos".

Segundo os pesquisadores, o Gravity - instalado no Deserto do Atacama, Chile - permitirá obter observações muito detalhadas dos campos gravitacionais próximos ao buraco negro supermassivo, que fica no centro da Via Láctea.

Embora desde 2002 se conheça a posição e massa deste buraco negro, os pesquisadores acolheram as observações com entusiasmo por causa de sua precisão e porque permitirá testar a validade da teoria geral da relatividade de Einstein a partir das medições "ultraprecisas" dos percursos orbitais da estrela S2.

Por enquanto, o grupo de astrônomos estudou a órbita da estrela S2 ao redor deste buraco negro com uma acuidade "equivalente a medir a posição de um objeto na Lua com centímetros de precisão".

Além disso, em 2018 a estrela S2 orbitará em seu ponto mais próximo ao buraco negro, um fato que se repetirá somente dentro de 16 anos, por isso que as expectativas em relação a esta inovadora ferramenta são muito altas.

Fonte: EFE

Foto: ESO/L. Calçada

Um terço do planeta não pode ver a Via Láctea devido à poluição luminosa

Mais de 80% da humanidade vive sob céus repletos de luz artificial, e um terço da população mundial não consegue ver a Via Láctea, segundo um novo atlas mundial da poluição luminosa.

O mapa, publicado na sexta-feira (11) pela revista americana ScienceAdvances, permitirá estudar a iluminação artificial como um poluidor com impacto potencial sobre a saúde e o meio ambiente, explica a equipe internacional de pesquisa que elaborou o estudo.

"Este novo atlas fornece uma documentação essencial do meio ambiente noturno no momento em que a tecnologia de diodos emissores de luz (LED) se impõe cada vez mais no mundo", explica o chefe da equipe, Falbio Falci, pesquisador do Instituto Italiano da Tecnologia e da Ciência da Poluição Luminosa.

"Os níveis luminosos da tecnologia LED e suas cores poderão, lamentavelmente, levar a uma duplicação ou a uma triplicação da luminosidade do céu à noite", indica.

Já na Europa ocidental restam poucos lugares onde, durante a noite, o céu continua relativamente pouco contaminado pela luz artificial, sobretudo em Escócia, Suécia, Noruega e em certas partes da Espanha e da Áustria.

A poluição de luz artificial já não é somente um incomodo para os astrônomos, mas também altera profundamente a possibilidade de que as pessoas observem e admirem a abóbada celeste durante a noite.

Inclusive leves aumentos da luminosidade durante as noites sem lua afetam esta experiência, dizem os cientistas.

A poluição luminosa atrai pouco a atenção, e, diferentemente de outras poluições, seus níveis quase não são medidos, expressam os pesquisadores. Estes mesmos cientistas, incluindo Falchi, criaram em 2001 o primeiro atlas mundial da luz artificial.

Esta atualização permite ter uma maior precisão graças a novas ferramentas e à utilização de novas imagens, provenientes de satélites equipados com câmeras de alta resolução.

Desta maneira, o atlas mostra que mais de 80% do mundo e 99% dos Estados Unidos e da Europa ocidental vivem sob céus poluídos pela luz artificial.

Este mapa-múndi da luminosidade do céu revela que certos países, como Cingapura, experimentam níveis tão altos de poluição luminosa que seus habitantes não sabem realmente o que é uma noite escura.

Nestes lugares, a maior parte da população vive sob céus tão contaminados à noite que seus olhos não conseguem se adaptar completamente à visão noturna.

Por outro lado, o atlas mostra que os países menos afetados pela luminosidade noturna são Chade, República Centro-Africana e Madagascar, onde mais de três quartos da população vivem em lugares preservados, com noites realmente escuras.

Além de representar um problema para a astronomia, as noites com grande luz artifical afetam igualmente os animais e outros organismos noturnos, advertem os especialistas.

Fonte: AFP

Astrônomos descobriram uma galáxia que orbita na Via Láctea

A galáxia anã recém-descoberta foi batizada de Crater 2, está localizada cerca de 400.000 anos-luz de distância e já ganhou o título da quarta maior galáxia conhecida circulando na Via Láctea.

Então como é que uma galáxia tão grande ficar escondida por tanto tempo? Crater 2 sempre esteve lá, em silêncio circulando na nossa galáxia. Mas suas estrelas são tão difusas que são incrivelmente escuras e por conta disso, ela foi ofuscada por outras galáxias mais brilhantes.

"Esta é certamente uma descoberta muito rara", o pesquisador-chefe Vasily Belokurov da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, disse ao The Huffington Post . "Uma galáxia como Crater 2 é uma espécie de objeto invisível."

Até onde sabemos, a Via Láctea é orbitada por 49 outras galáxias, mas esta pesquisa sugere que talvez haja outras galáxias escuras que permaneceram ocultos por causa de sua aparência escura.

Crater 2 foi detectada pela primeira vez em janeiro, quando astrônomos usaram um algoritmo de computador para estudar as imagens tiradas pelo Very Large Telescope no Chile e em seguida, identificou regiões onde pode haver concentração de estrelas - um desses agrupamentos acabou sendo a descoberta de Crater 2.

A pesquisa foi publicada no Monthly Noticed of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Fiona Macdonald/Science Alert

Foto: Vasily Belokurov

Via Láctea cresceu de dentro para fora

As primeiras entre as centenas de bilhões de estrelas da Via Láctea – as estimativas variam entre 100 e 400 bilhões – podem ter começado a brilhar há 13 bilhões de anos, antes mesmo da formação completa da galáxia.

Esta é uma importante dedução suscitada por um mapa cronográfico pioneiro das estrelas mais antigas da galáxia. A principal conclusão do trabalho é que a galáxia começou a formar estrelas de dentro para fora, ou seja, primeiro no núcleo, pipocando depois em direção à sua periferia, o halo galáctico.

É o que explicam os astrofísicos Rafael Santucci e Vinícius Placco, que participaram do estudo internacional publicado no The Astrophysical Journal Letters.

O artigo foi publicado com apoio da FAPESP. Santucci é doutorando no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo, sob orientação da professora Silvia Rossi. Placco é professor na University of Notre Dame, nos Estados Unidos, e estudou o halo galáctico também com apoio da FAPESP.

Para entender o significado da pesquisa é preciso imaginar o formato da Via Láctea. Trata-se de uma galáxia em espiral, cujos braços se espraiam a partir do núcleo, formando um disco de 100 mil anos-luz de diâmetro. Em torno do núcleo galáctico, a densidade estelar, ou seja, a quantidade de estrelas próximas umas das outras, é grande.

A essa concentração de estrelas que orbitam próximas ao núcleo dá-se o nome de bojo galáctico. Afastando-se do núcleo, a quantidade de estrelas cai e, por consequência, o disco galáctico afina até chegar às bordas, na periferia da galáxia, onde a densidade estelar é rarefeita.

Mas isso é uma pequena parte da galáxia, a parte visível à maioria dos observatórios astronômicos. O disco da Via Láctea está envolto pelo halo galáctico. Trata-se de um volume de espaço esférico muitas vezes maior que o disco.

As dimensões do halo galáctico são da ordem de várias centenas de milhares de anos-luz. Ele é composto principalmente por matéria escura, uma matéria invisível e desconhecida que faz com que a galáxia mantenha a sua coesão para não se estilhaçar. Mas o halo também é composto por nuvens de hidrogênio – e por estrelas.

As estrelas do halo podem ser divididas em três conjuntos. No primeiro, estão agrupadas as dezenas de milhares em densos aglomerados esféricos chamados aglomerados globulares.

Conhece-se cerca de 150 aglomerados orbitando a Via Láctea, mas há também dois outros conjuntos estelares. Existem estrelas que foram parar no halo porque sua velocidade de escape fez com que se desgarrassem do disco galáctico.

E há igualmente aquelas que originalmente pertenciam a outras galáxias, pequenas, que acabaram canibalizadas pela Via Láctea há bilhões de anos. São estes dois últimos conjuntos de estrelas os alvos de investigação do trabalho recém-publicado. Mais especificamente, a pesquisa envolveu um tipo particular de estrelas do halo, as chamadas “estrelas azuis do ramo horizontal”.

“São estrelas gigantes, em média dez vezes maiores que o Sol, que se encontram a caminho do fim da sua vida. Aquelas estrelas já passaram da sua fase jovem, quando queimavam hidrogênio. Estão agora na fase avançada, fundindo hélio e carbono”, explicou Santucci.

Quando esse suprimento findar, elas encolherão e se tornarão anãs brancas, que é o mesmo futuro do Sol. Os pesquisadores pretendiam reunir um grande número dessas estrelas azuis do ramo horizontal para analisar a cor de sua luz. Com isso, talvez fosse possível estimar a sua idade.

O cálculo da idade de uma estrela é feito a partir da combinação da análise da sua cor e também da assinatura química de sua luz. “As cores das estrelas estão relacionadas com suas temperaturas, que, por sua vez, estão relacionadas com suas massas, sendo que estas regem seus tempos de vida”, disse Placco.

Santucci observa que, no caso específico desta pesquisa, “as variações de idade que descrevemos no trabalho foram baseadas nas cores”.

Quanto às cores das estrelas, na maioria dos casos estrelas jovens e grandes são brancas ou azuis e estrelas de porte médio são amarelas ou laranjas. Estrelas velhas, caminhando para o fim da vida, se tornam gigantes vermelhas, para na senilidade virarem anãs brancas. “Mas as estrelas azuis do ramo horizontal são uma exceção à regra. Elas mantêm a cor azul mesmo no fim da vida”, disse Santucci.

Segunda geração estelar

Espectroscopia é a análise da assinatura química da luz das estrelas. Quando a luz produzida no núcleo da estrela escapa, passando por sua atmosfera, qualquer elemento químico presente na atmosfera deixa sua presença indelevelmente marcada para sempre no espectro daquela luz. Quando os astrônomos registram a luz de uma estrela distante, uma das primeiras coisas que fazem é analisar seu espectro.

Quando o Universo começou sua expansão, havia somente três elementos químicos, o hidrogênio, o hélio e uma pequena fração de lítio. Todos os demais elementos foram forjados no coração da primeira geração de estrelas, que terminou a vida em cataclísmicas explosões chamadas supernovas. Foram os detritos daquelas explosões que semearam o meio interestelar com todos os elementos da tabela periódica.

Essa semeadura prosseguiu e prossegue até hoje, com as supernovas das gerações subsequentes de estrelas. Acredita-se que o Sol, devido à sua composição química, seja produto da evolução de diversas gerações de estrelas. Em sua atmosfera existe uma grande variedade de elementos químicos.

Ao analisar o espectro da luz das estrelas, se os astrofísicos estão à caça de astros muito antigos, irão procurar aqueles cuja assinatura química indique a presença de alguns poucos elementos químicos além de hidrogênio, hélio e lítio, notadamente o carbono e o nitrogênio, entre outros.

Quando os cientistas encontram astros com tal composição, é um forte indicativo de que se trata de estrelas muito antigas, pertencentes à segunda geração estelar do Universo. “Elas podem ser tão ou mais antigas do que a Via Láctea”, afirmou Placco.

Um primeiro trabalho do gênero foi publicado em 1991. Nele, a partir do estudo de 150 estrelas, procurou-se aferir sua distância e idade. Quanto à idade, não foram bem-sucedidos. A qualidade dos dados à disposição à época ainda era rala. “Vinte e quatro anos depois, o trabalho do Rafael (Santucci) foi fazer uma nova seleção de estrelas”, contou Placco.

Para tanto, Santucci mergulhou na gigantesca base de dados do projeto Sloan Digital Sky Survey (SDSS), nos Estados Unidos, cuja meta é catalogar centenas de milhares de galáxias distantes. “Mas como as estrelas da Via Láctea estão no meio do caminho, um subproduto importante do SDSS foi descobrir muitos milhares de estrelas no halo galáctico”, disse Santucci.

Ele vasculhou nos arquivos do SDSS e conseguiu pinçar 4.700 estrelas. Foi a partir do estudo dessas estrelas que se criou o primeiro mapa das estrelas mais antigas da Via Láctea. “A quantidade e a qualidade dos dados hoje à disposição são muito maiores e melhores do que aquelas do artigo de 1991”, disse Placco.

Com o mapa dos dois hemisférios (acima e abaixo do disco galáctico) da Via Láctea, foi possível descobrir o seguinte: as estrelas mais antigas se formaram antes ou concomitantemente “ao colapso gravitacional da imensa nuvem de gás que formou as estrelas do centro da Via Láctea”, segundo explicou Santucci.

“Nosso mapa mostra que os objetos mais próximos do centro da galáxia têm uma idade de cerca de 13 bilhões de anos”, disse.

A partir de então, as estrelas continuaram se formando, em ordem cronológica do centro para fora. “Nosso estudo veio confirmar antigas teorias da evolução galáctica, que postulavam que as estrelas mais antigas teriam se formado no centro e as mais jovens progressivamente em direção ao halo. Ninguém tinha mostrado isto antes”, disse Santucci.

Como esse resultado surpreendente não foi antecipado, os autores estão escrevendo um novo artigo para submeter à revista Science. “Trata-se de um mapa muito maior e mais preciso, feito a partir de uma amostra com 100 mil estrelas”, antecipou Santucci.

Uma evidência da originalidade da pesquisa dos brasileiros está no trabalho da concorrência acadêmica. Na primeira semana de janeiro, em reunião da Associação Americana de Astronomia na Flórida, foi apresentado outro mapeamento das idades das estrelas na Via Láctea, desta vez baseado em uma amostra de 70 mil estrelas gigantes vermelhas.

O foco não foi o halo, mas o disco galáctico. O trabalho confirmou o esperado quanto ao crescimento da galáxia: começou no meio e cresceu para fora. A prova é a abundância de estrelas antigas no meio do disco, segundo Melissa Ness, do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha.

O artigo Chronography of the Milky Way's Halo System with Field Blue Horizontal-Branch Stars (doi:10.1088/2041-8205/813/1/L16), de Rafael Santucci, Vinicius Placco e outros, pode ser lido em http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2041-8205/813/1/L16 

Fonte: Peter Moon | Agência FAPESP

Imagem: Nasa

Astrônomos apresentam 'mais completo mapa' da Via Láctea

Uma equipe internacional de astrônomos apresentaram o mais completo mapa já feito da Via Láctea, a galáxia a que pertencemos. O mapeamento inclui as imensas nuvens de gases densos e frios responsáveis pela formação de estrelas.

Para isso, os cientistas usaram o telescópio Apex, que fica no Chile, a uma altitude de 5.100 m, que conseguiu ampliar em quase quatro vezes os "retratos" existentes da Via Láctea.

O telescópio vasculhou o céu do Hemisfério Sul usando radiação com frequência intermediária entre ondas de rádio e infravermelhas. Acoplado ao instrumento estava um termômetro ligado a quase 300 sensores, mantidos a uma temperatura próxima ao zero absoluto (-273 graus Celsius), que ajuda a detectar variações de temperatura no céu.

Superposição

O Apex tem 12 metros de comprimento e opera no Planalto de Chajnantor há 10 anos.

O novo mapa foi batizado de Atlasgal e já deu origem a mais de 70 trabalhos científicos. Dados sobre as observações começaram a ser divulgados em 2009, e o novo mapa, além de maior que os anteriores, também é mais preciso.

"O Atlasgal oferece pistas de onde a nova geração de estrelas e aglomerados de gases vão se formar", disse Timea Csengeri, do Instituto Max Planck para Radioastronomia, na Alemanha.

O mapeamento complementa dados da Via Láctea vista do Hemisfério Norte. Mas a vista do sul é de interesse particular para os astrônomos porque inclui o centro da galáxia.

Isso também significa que as chamadas "regiões promissoras" do mapa podem ser investigadas mais profundamente pelo Alma, um conjunto de 66 antenas instaladas no mesmo planalto do Apex.

A equipe do Atlasgal combinou suas observações com medidas feitas por dois telescópios: o Planck, da Agência Espacial Europeia (ESA), e o Spitzer, do equivalente americano, a Nasa, ambos em órbita da Terra. Essas três diferentes camadas foram superpostas em uma imagem completa e que pode ser baixada do site da Agência ESA.

Na imagem, os dados obtidos pelo Atlasgal estão em vermelho mais escuro, os do Planck em vermelho mais claro e os do Spitzer em azul.

"O Atlasgal nos permitiu observar de uma forma nova a densidade interestelar de nossa galáxia", diz Leonardo Testi, astrônomo do European Southern Observatory.

"Esse novo mapeamento abre a possibilidade de estudarmos os dados para novas descobertas".

Fonte: BBC Brasil

Astrônomos brasileiros identificam estrela rara na Via Láctea

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. 

Por Diego Freire  |  Agência FAPESP