p Várias centenas de milhões de anos após o Big Bang, as primeiras estrelas brilharam no universo como acumulações maciçamente brilhantes de hidrogênio e gás hélio. Dentro dos núcleos dessas primeiras estrelas, extremo, reações termonucleares forjaram os primeiros elementos mais pesados, incluindo carbono, ferro, e zinco. p Essas primeiras estrelas eram provavelmente imensas, bolas de fogo de curta duração, e os cientistas presumiram que eles explodiram como supernovas esféricas semelhantes.

p Mas agora os astrônomos do MIT e de outros lugares descobriram que essas primeiras estrelas podem ter se despedaçado de uma forma mais poderosa, moda assimétrica, lançando jatos violentos o suficiente para ejetar elementos pesados ​​nas galáxias vizinhas. Esses elementos acabaram servindo como sementes para a segunda geração de estrelas, alguns dos quais ainda podem ser observados hoje.

p Em um artigo publicado hoje no Astrophysical Journal , os pesquisadores relatam uma grande abundância de zinco em HE 1327-2326, um velho, estrela sobrevivente que está entre a segunda geração de estrelas do universo. Eles acreditam que a estrela só poderia ter adquirido uma grande quantidade de zinco depois que uma explosão assimétrica de uma das primeiras estrelas enriqueceu sua nuvem de gás de nascimento.

p "Quando uma estrela explode, alguma proporção dessa estrela é sugada para um buraco negro como um aspirador de pó, "diz Anna Frebel, professor associado de física no MIT e membro do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. "Só quando você tem algum tipo de mecanismo, como um jato que pode arrancar material, você pode observar esse material mais tarde em uma estrela de próxima geração. E acreditamos que isso é exatamente o que poderia ter acontecido aqui. "

p "Esta é a primeira evidência observacional de que tal supernova assimétrica ocorreu no início do universo, "adiciona a pós-doc Rana Ezzeddine do MIT, o principal autor do estudo. "Isso muda nossa compreensão de como as primeiras estrelas explodiram."

p "Uma pitada de elementos"

p HE 1327-2326 foi descoberto por Frebel em 2005. Na época, a estrela era a estrela mais pobre em metal já observada, o que significa que tinha concentrações extremamente baixas de elementos mais pesados ​​do que hidrogênio e hélio - uma indicação de que se formou como parte da segunda geração de estrelas, em uma época em que a maior parte do conteúdo de elementos pesados ​​do universo ainda não tinha sido forjado.

p "As primeiras estrelas eram tão massivas que tiveram que explodir quase imediatamente, "Frebel diz." As estrelas menores que se formaram como a segunda geração ainda estão disponíveis hoje, e preservam o material inicial deixado para trás por essas primeiras estrelas. Nossa estrela tem apenas um punhado de elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio, portanto, sabemos que deve ter se formado como parte da segunda geração de estrelas. "

p Em maio de 2016, a equipe foi capaz de observar a estrela que orbita perto da Terra, apenas 5, 000 anos-luz de distância. Os pesquisadores ganharam tempo no Telescópio Espacial Hubble da NASA ao longo de duas semanas, e registrou a luz das estrelas em várias órbitas. Eles usaram um instrumento a bordo do telescópio, o Espectrógrafo de Origens Cósmicas, para medir a abundância de minutos de vários elementos dentro da estrela.

p O espectrógrafo é projetado com alta precisão para captar luz ultravioleta fraca. Alguns desses comprimentos de onda são absorvidos por certos elementos, como o zinco. Os pesquisadores fizeram uma lista de elementos pesados ​​que eles suspeitavam que pudessem estar dentro de uma estrela tão antiga, que eles planejaram procurar nos dados UV, incluindo silício, ferro, fosóforo, e zinco.

p "Lembro-me de obter os dados, e vendo esta linha de zinco aparecer, e não podíamos acreditar, então, refizemos a análise várias vezes, "Ezzeddine lembra." Nós descobrimos isso, não importa como medimos, temos uma abundância muito forte de zinco. "

p Um canal estrela é aberto

p Frebel e Ezzeddine então contataram seus colaboradores no Japão, que se especializam no desenvolvimento de simulações de supernovas e estrelas secundárias que se formam em suas conseqüências. Os pesquisadores correram mais de 10, 000 simulações de supernovas, cada um com diferentes energias de explosão, configurações, e outros parâmetros. Eles descobriram que, embora a maioria das simulações de supernovas esféricas fossem capazes de produzir uma estrela secundária com as composições elementares que os pesquisadores observaram em HE 1327-2326, nenhum deles reproduziu o sinal de zinco.

p Acontece que a única simulação que poderia explicar a composição da estrela, incluindo sua alta abundância de zinco, era um asférico, supernova ejetora de jato de uma primeira estrela. Essa supernova teria sido extremamente explosiva, com uma potência equivalente a cerca de um nonilhão de vezes (ou seja, 10 com 30 zeros depois) a de uma bomba de hidrogênio.

p "Descobrimos que esta primeira supernova era muito mais energética do que as pessoas pensavam antes, cerca de cinco a 10 vezes mais, "Ezzeddine diz." Na verdade, a ideia anterior da existência de uma supernova mais fraca para explicar as estrelas de segunda geração talvez precise ser aposentada em breve. "

p Os resultados da equipe podem mudar a compreensão dos cientistas sobre a reionização, um período crucial durante o qual o gás no universo mudou de ser completamente neutro, para ionizado - um estado que possibilitou às galáxias tomarem forma.

p "As pessoas pensaram, a partir das primeiras observações, que as primeiras estrelas não eram tão brilhantes ou energéticas, e então quando eles explodiram, eles não participariam muito na reionização do universo, "Frebel diz." De certa forma, estamos retificando esta imagem e mostrando, talvez as primeiras estrelas tenham tido vigor suficiente quando explodiram, e talvez agora eles sejam fortes concorrentes em contribuir para a reionização, e por causar estragos em suas próprias pequenas galáxias anãs. "

p Essas primeiras supernovas também poderiam ter sido poderosas o suficiente para lançar elementos pesados ​​em "galáxias virgens" vizinhas que ainda não haviam formado suas próprias estrelas.

p "Uma vez que você tem alguns elementos pesados ​​em um gás hidrogênio e hélio, você tem muito mais facilidade para formar estrelas, especialmente os pequenos, "Frebel diz." A hipótese de trabalho é, talvez estrelas de segunda geração deste tipo formadas nestes sistemas virgens poluídos, e não no mesmo sistema que a própria explosão da supernova, que é sempre o que presumimos, sem pensar de outra maneira. Portanto, isso está abrindo um novo canal para a formação inicial de estrelas. " p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.