Os astrônomos podem ter descoberto a primeira evidência de estrelas gigantes semelhantes a dinossauros que existiram logo após o Big Bang, usando o Telescópio Espacial James Webb. Estas estrelas pré-históricas, Titãs, eram teoricamente 10.000 vezes mais massivas que o Sol.
Tal como os dinossauros, estas estrelas monstruosas já não existem, mas tal como a geologia da Terra está repleta de fósseis de dinossauros, o universo está repleto de “fósseis cósmicos” deixados para trás por estas primeiras estrelas: buraco negro. Na verdade, confirmar que estas estrelas tinham massas tão massivas no Universo primitivo pode ajudar a explicar como buraco negro supermassivo Antes de o universo ter 1 bilhão de anos, ele tinha uma massa equivalente a milhões de sóis.
Daniel Whalen, membro da equipa da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido, disse: “A nossa última descoberta ajuda a resolver um mistério do Universo que dura há 20 anos. Com a GS 3073, temos a primeira evidência observacional da existência destas estrelas monstruosas.” disse em um comunicado. “Estes gigantes cósmicos queimam violentamente durante um curto período de tempo e depois colapsam em buracos negros gigantes, deixando para trás assinaturas químicas que podemos detectar milhares de milhões de anos mais tarde. Um pouco como os dinossauros na Terra – eram enormes e primitivos. E tiveram vida curta, vivendo apenas 250.000 anos – o tempo que leva para o Universo piscar.”
Galáxias com composições químicas estranhas
Neste caso, a “arma fumegante” é um desequilíbrio de nitrogênio e oxigênio em GS 3073, que não pode ser explicado por nenhum tipo de estrela conhecido. A galáxia tem uma proporção de nitrogênio para oxigênio de 0,46, que é muito maior do que pode ser explicada por qualquer tipo conhecido de estrela ou explosão estelar.
“As abundâncias químicas são como impressões digitais cósmicas, e os padrões em GS3073 são diferentes de qualquer outro produzido por estrelas comuns. Seu nitrogênio extremo corresponde apenas a uma fonte que conhecemos – estrelas primordiais milhares de vezes mais massivas que o Sol”, disse o membro da equipe Devesh Nandal, da Universidade de Harvard e do Centro Smithsonian de Astrofísica (CfA), no comunicado. “Isto diz-nos que a primeira geração de estrelas incluía objetos verdadeiramente supermassivos que ajudaram a moldar as primeiras galáxias e podem ter lançado as sementes dos atuais buracos negros supermassivos.”
Utilizando esta informação, a equipa modelou a evolução de estrelas entre 1.000 e 10.000 vezes a massa do Sol para determinar quais os elementos que as estrelas formaram e depois semearam a sua galáxia após a sua morte por supernova. Isto revela um mecanismo específico que pode produzir grandes quantidades de nitrogênio.
Estas estrelas gigantes queimam hélio nos seus núcleos para criar carbono, que depois “vaza” para a camada exterior da estrela, onde queima hidrogénio. A fusão do carbono e do hidrogênio produz então nitrogênio, que é perturbado na estrela por meio de correntes de convecção. O material rico em nitrogênio escapa então para o espaço, enriquecendo o material gasoso circundante.
O facto deste processo ter durado milhões de anos poderia explicar a abundância de azoto no GS3073. Estrelas com menos de 1.000 massas solares ou com mais de 10.000 massas solares não produzem o mesmo enriquecimento químico.
A investigação da equipa também prevê o que acontecerá quando estas estrelas dinossauros chegarem ao fim das suas vidas, mostrando que colapsam diretamente em buracos negros. A falta de explosões de supernovas significa que estes buracos negros ainda são milhares de vezes mais massivos que o Sol, o que lhes daria uma vantagem significativa no crescimento de buracos negros supermassivos.
Na verdade, GS 3073 tem um buraco negro supermassivo em alimentação no seu centro, que pode ser a “filha” de uma fusão entre buracos negros produzida por estas estrelas monstruosas. A equipa irá agora procurar outras galáxias primitivas ricas em azoto no Universo primitivo, o que aumentaria a presença destas estrelas monstruosas.
As descobertas da equipe foram publicadas em novembro em Cartas de revistas astrofísicas.
