DETEÇÃO DO MAIS DISTANTE FLÚOR OBSERVADO ATÉ À DATA NUMA GALÁXIA COM FORMAÇÃO ESTELAR 9 de novembro de 2021
Esta imagem artística mostra NGP–190387, uma galáxia poeirenta com formação estelar que está tão longe que a sua luz demorou mais de 12 mil milhões de anos a chegar até nós.
Observações levadas a cabo com o ALMA revelaram a presença de flúor nas nuvens de gás de NGP–190387. Trata-se da deteção mais distante deste elemento, realizada até a data, numa galáxia com formação estelar, a qual estamos a observar apenas 1,4 mil milhões de anos após o Big Bang - o que corresponde a cerca de 10% da idade atual do Universo. Esta descoberta dá-nos novas pistas sobre como é que as estrelas formam flúor, sugerindo que as estrelas de vidas curtas chamadas Wolf–Rayet são os locais mais prováveis da sua produção.
Crédito: ESO/M. Kornmesser
Uma nova descoberta está a dar-nos pistas sobre como é que o flúor — um elemento que se encontra nos nossos ossos e dentes — se forma no Universo. Com o auxílio do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o ESO é um parceiro, uma equipa de astrónomos detetou este elemento numa galáxia que está tão longe que a sua luz demora mais de 12 mil milhões de anos a chegar até nós. Esta é a primeira vez que se descobre flúor numa galáxia, formadora de estrelas, tão distante.
"Todos nós conhecemos o flúor porque a pasta de dentes que usamos todos os dias o contém," explica Maximilien Franco da Universidade de Hertfordshire no Reino Unido, que liderou este novo estudo publicado na revista Nature Astronomy. Tal como a maioria dos elementos que nos rodeiam, o flúor é formado no interior das estrelas, mas, até agora, não sabíamos exatamente como é que este elemento se formava. "Nem sequer sabíamos que tipo de estrelas dava origem à maior parte do flúor que existe no Universo!"
Franco e colegas descobriram flúor (sob a forma de fluoreto de hidrogénio) nas enormes nuvens de gás da galáxia distante NGP-190387, a qual observamos quando o Universo tinha apenas 1,4 mil milhões de anos de idade, ou seja, cerca de 10% da sua idade atual. Uma vez que as estrelas expelem os elementos que formam nos seus núcleos quando chegam ao fim das suas vidas, esta deteção implica que as estrelas que formaram o flúor devem ter vivido e morrido muito rapidamente.
A equipa pensa que estrelas do tipo Wolf-Rayet, estrelas muito massivas com um tempo de vida de apenas alguns milhões de anos, o que corresponde a um piscar de olhos na história do Universo, são os locais mais prováveis de produção de flúor. Os cientistas pensam que estas estrelas são necessárias para explicar as enormes quantidades de fluoreto de hidrogénio descobertas pela equipa. As estrelas Wolf-Rayet tinham já sido sugeridas anteriormente como possíveis fontes de flúor cósmico, no entanto, até agora, os astrónomos não sabiam o quão importantes elas eram na produção deste elemento no Universo primordial.
"Descobrimos que as estrelas Wolf-Rayet, que se encontram entre as mais massivas que conhecemos e que podem explodir de forma violenta quando chegam ao final das suas vidas, ajudam-nos, de certo modo, a manter uma boa higiene oral!" exclama Franco a brincar.
Para além destas estrelas, surgiram igualmente no passado outros cenários para explicar como é que o flúor é produzido e expelido, como por exemplo as pulsações de estrelas gigantes evoluídas com massas que vão até algumas vezes a do nosso Sol, as chamadas estrelas do ramo das assimptóticas gigantes. No entanto, a equipa acredita que estes cenários, alguns dos quais com uma duração de milhares de milhões de anos, podem não explicar completamente a quantidade de flúor que vemos em NGP-190387.
"Esta galáxia precisou de apenas algumas dezenas ou centenas de milhões de anos para ter níveis de flúor comparáveis àqueles encontrados em estrelas na Via Láctea, que tem 13,5 mil milhões de anos de idade. Este é um resultado completamente inesperado," explica Chiaki Kobayashi, Professora na Universidade de Hertfordshire. "As nossas medições colocam novos limites na origem do flúor, a qual estudamos já há duas décadas."
Esta descoberta em NGP-190387 marca uma das primeiras deteções de flúor para lá da Via Láctea e das suas galáxias vizinhas. Os astrónomos tinham já detetado anteriormente este elemento em quasares distantes, objetos brilhantes alimentados por buracos negros supermassivos situados no centro de algumas galáxias. No entanto, e até agora, nunca tinha sido observado flúor numa galáxia, com formação estelar, tão cedo na história do Universo.
A deteção de flúor por parte da equipa tratou-se de uma descoberta fortuita e que foi possível graças ao uso de observatórios colocados no solo e no espaço. NGP-190387, descoberta originalmente pelo Observatório Espacial Herschel da ESA e observada mais tarde com o ALMA, no Chile, é extraordinariamente brilhante para a distância a que fica. Os dados ALMA confirmaram que a luminosidade excecional de NGP-190387 é em parte provocada por outra galáxia massiva conhecida, situada entre NGP-190387 e a Terra, muito próximo da nossa linha de visão. Esta galáxia massiva amplificou a luz observada por Franco e pela sua equipa, permitindo-lhes identificar a radiação ténue emitida há milhares de milhões de anos atrás pelo flúor de NGP-190387.
Estudos futuros de NGP-190387 com o ELT (Extremely Large Telescope) - o novo projeto emblemático do ESO em construção no Chile com início de operações previsto para o final desta década - poderão revelar mais segredos sobre esta galáxia. "O ALMA é sensível à radiação emitida pelo gás interestelar frio e pela poeira," diz Chentao Yang, bolseiro do ESO no Chile. "Com o ELT seremos capazes de observar NGP-190387 através da luz direta das estrelas, o que nos dará informação crucial sobre o conteúdo estelar desta galáxia."
Esta imagem artística mostra o núcleo brilhante de uma estrela Wolf-Rayet rodeado por uma nebulosa de matéria, a qual foi expelida pela própria estrela.
As estrelas Wolf–Rayet são quentes e massivas, com tempos de vida de apenas alguns milhões de anos, e pensa-se que acabem as suas vidas em explosões de supernova, ejetando para o espaço os elementos que forjaram nos seus núcleos.
Crédito: ESO/L. Calçada
