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jun 04

Cosmologia: as primeiras supernovas destroçaram ou formaram as galáxias primordiais?

Uma supernova gera ondas de choque destrutivas. Aqui vemos a nebulosa remanescente E0102-72 formada pelas explosão de uma colossal supernova tipo II.

Uma supernova gera ondas de choque destrutivas. Aqui vemos a nebulosa remanescente E0102-72 formada pelas explosão de uma colossal supernova tipo II.

As primeiras estrelas do Universo destruíram as pequenas galáxias que as hospevam quando de sua explosão, o que efetivamente prejudicou a formação de estrelas próximas, confome novo estudo de astrofísicos japoneses.

A teoria, baseada em cálculos analíticos da energia destrutiva e os efeitos das supernovas primordiais adicionam mais uma peça ao quebra-cabeças da verdade sobre as primeiras estrelas do Universo e como elas influenciaram na formação das galáxias.

As primeiras estrelas do Universo se formaram cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang em nós de matéria escura denominados ‘halos de matéria escura’ – os blocos de construção originais das galáxias.

O combustível estelar foi consumido rapidamente

As primeiras estrelas do Universo (estrelas primordiais ou estrelas da população III) eram brutalmente massivas, com 100 a 1.000 vezes a massa do Sol. Assim, como as demais estrelas muito massivas, elas devem ter processado o ‘combustível do seu núcleo’ e ter saído da seqüência principal em apenas algumas dezenas de milhões de anos e explodindo em uma colossal supernova tipo II ou uma supernova de “instabilidade aos pares” (exemplo: SN 2006gy) onde há criação de matéria e anti-matéria (pair instability supernova), destacada no diagrama abaixo:

Esse diagrama explica o processo de formação de uma supernova de ‘instabilidade aos pares’ que os astrônomos julgam ter sido a explosão da supernova SN 2006gy. Quando uma estrela é muito massiva, os raios-gama produzidos no núcleo podem tornar-se tão energéticos que parte de sua energia é desviada para a produção de partículas e anti-partículas (matéria e anti-matéria). O resultado da queda de pressão provoca o colapso parcial da estrela sob sua intensa gravidade. Depois desse colapso violento, as reações termonucleares (não mostradas aqui) provocam a explosão da estrela, expelindo suas camadas externas pelo espaço.

Esse diagrama explica o processo de formação de uma supernova de ‘instabilidade aos pares’ que os astrônomos julgam ter sido a explosão da supernova SN 2006gy. Quando uma estrela é muito massiva, os raios-gama produzidos no núcleo podem tornar-se tão energéticos que parte de sua energia é desviada para a produção de pares de partículas e anti-partículas (matéria e anti-matéria). O resultado da queda de pressão provoca o colapso parcial da estrela sob sua intensa gravidade. Depois desse colapso violento, as reações termonucleares (não mostradas aqui) provocam a explosão da estrela, expelindo suas camadas externas pelo espaço.

O estudo, publicado no Astrophysical Journal, simula o que ocorreu nos halos de matéria escura em volta dessas explosões massivas. Anteriormente os especialistas estavam divididos a respeito do tema: ou as primeiras supernovas aceleraram a formação estelar nos halos ou fizeram justamente o oposto e suprimiram esse processo de formação estelar nas galáxias primordiais.

Os astrofísicos Massaru Sajuma da universidade de Tsukuba e Hajime Susa da universidade de Kobe no Japão, afirmaram que seu modelo mostra a onda de choque dessas supernovas primordiais teriam expandido as nuvens de gás dentro das galáxias hospedeiras, criando um ‘vento cósmico’ que arrancou o gás próximo dos halos vizinhos de matéria escura.

Primeiras pistas?

Esse ‘vento explosivo’ deveria ter arrastado consigo o gás existente nos halos de matéria escura dentro de um raio de até 5.000 anos-luz em volta da supernova, de acordo com a força da explosão inicial e a massa dos halos, dizem os cientistas japoneses.

“[Se] o halo das vizinhanças estiver localizado muito próximo ao centro da explosão da supernova, o gás presente no halo poderia ter sido ejetado através do momento da onda de choque… o ‘supernova feedback’ [ nome designado ao fenômeno ] tem basicamente efeitos negativos na formação de estrelas nos halos circunvizinhos”, afirmaram os pesquisadores.

O astrofísico teórico Stuart Wyithe, da universidade de Melbourne, comentou sobre essa pesquisa afirmando que a mesma respondeu com “um pouco mais” sobre a grande questão de como a morte das primeiras estrelas do Universo realmente afetou o Universo primordial.

Wyithe afirma que “As galáxias primordiais são similares a ‘bolhas de gás’, com o gás confinado pela gravidade ao invés das paredes da bolha. A explosão da supernova expulsou o gás do interior da ‘primeira bolha’. Os gás em movimento, a seguir, age como um ‘vento’ o qual, por sua vez, expulsa o gás vizinho das galáxias próximas”.

“[A pesquisa] não endereça outros problemas tais como qual a quantidade de gás existente antes da primeira supernova e o que acontece quando existem vários halos [ ao redor da supernova ]”, Wyithe comenta, acrescentando destacando que o estudo é um “trabalho sólido”.

Wyithe completa dizendo que “Os cálculos analíticos como esses muitas vezes nos dão excelentes informações, e penso que este é o caso.  Mas, não é completamente  compreendido o real papel das primeiras estrelas na reionização do Universo primordial. Esse é um primeiro passo no sentido de entendermos isso”.

Fontes e referências:

Cosmos Magazine: First supernovae blew early galaxies apart por Heather Catchpole

ArXiv.org: Feedback Effects of First Supernovae on the Neighboring Dark Matter Halos por Masaru Sakuma, Hajime Susa

1 menção

  1. Visão de campo ultra profundo do Hubble revela as primeiras galáxias do Universo « Eternos Aprendizes

    […] telescópio espacial Hubble quebrou o limite de distância na busca das galáxias primordiais e descobriu uma população primitiva de galáxias jovens, ultra azuis e compactas nunca antes […]

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