Estrelas supermassivas, contendo pelo menos várias centenas de massas solares, têm sido uma das serpentes marinhas da astrofísica e da cosmologia há cerca de 60 anos. Eles exigem a transposição da teoria das estrelas mais clássicas para a estrutura da teoria da relatividade geral, dados os fortes campos de gravitação que estes estrelas enorme possuiria. Na verdade, durante a década de 1960, a teoria destas estrelas foi estudada por investigadores de renome. calibre como Richard Feynman e Subrahmanyan Chandrasekhar, mas também Kip Thorne e James Hartle.
Uma das motivações para seu estudo foi a descoberta de quasaresestrelas que pareciam estrelas no telescópios da época no visível, mas que tiveram uma mudança espectral tão grande em direção ao vermelho de seus luz que eles devem estar na casa dos bilhões deanos-luz e ser o local de lançamento deenergia tão considerável, para ser visível de tão longe, que não poderia ser explicado de forma alguma… a menos que envolvêssemos estrelas supermassivas muito mais próximas.
Na verdade, sempre por causa do seu campo gravitacional muito mais intenso do que o de Soleles devem ter um forte desvio para vermelho que poderia ser confundida com a produzida pela expansão da cosmos observável, dilatando ainda mais comprimento de onda do fótons sugeriram que eles passaram por essa expansão durante uma longa viagem.
Aglomerados globulares e nucleossíntese
Sabemos hoje que estas não são estrelas supermassivas, mas buracos negros supermassivos que estão por trás dos quasares. No entanto, muito recentemente, uma equipa internacional liderada por Mark Gieles, investigador do ICREA do Instituto de Ciências Cósmicas da Universidade de Barcelona (ICCUB) e do Instituto de Estudos Espaciais da Catalunha (IEEC), propôs utilizar estas estrelas para resolver um antigo enigma da astrofísica e da cosmologia.
Como explicam em artigo publicado em Avisos mensais da Royal Astronomical Societyos pesquisadores perceberam que estrelas extremamente massivas (estrelas extremamente massivas, ou EMS, em inglês), cuja massa excederia a do Sol em pelo menos 1.000 vezes, permitiria explicar as surpreendentes propriedades químicas do aglomerados globulares ao redor do galáxias como o Via Láctea.
“ Não conheço nada mais bonito do que aglomerados globulares, essa poeira de estrelas, compactadas umas contra as outras. A luz das estrelas parece pulsar, pulsar, tornando-se viva e quente. Estas aglomerações compactas de estrelas antigas povoam os arredores da nossa Galáxia. »Um episódio da série« O céu está tomando forma » onde um astrónomo amador para quem o céu se tornou familiar, ao explorá-lo, perscrutá-lo, contemplá-lo… e desenha-lo, conta-nos o “bestiário” do Universo. © Diretor: Yseult Berger Edição: Alexis Lardilleux Produção: Universcience 2018
Lembremos que os aglomerados globulares são concentrações esferoidais muito densas, com algumas centenas de milhares de estrelas em média, que se formaram nos primeiros mil milhões de anos da história da Terra.Universo observável. Seus tamanhos variam entre algumas dezenas e algumas centenas de anos-luz. Eles desempenharam um papel decisivo na astronomia quando oastrônomo Harlow Shapley começou, a partir de 1914, a utilizá-los em órbita ao redor da Via Láctea para determinar o tamanho da Galáxia e a posição ocupada pelo Sol. Ele finalmente alcançou o resultado desejado em 1918. Hoje, é fácil observar essas estrelas usando um eVscope Unistallar.
Os aglomerados globulares contêm muitas estrelas pequenas e antigas, que, portanto, têm uma vida útil longa. duração da vida. As datas fornecidas pelo teoria da evolução estelares lhes dão idades entre 10 e 13 bilhões de anos. No entanto, isso representa um problema para astrofísicos já faz um tempo. Na verdade, essas estrelas antigas devem ter-se formado enquanto o matéria ainda não havia evoluído muito quimicamente através da produção de elementos mais pesados que isótopos dohéliograças às reações termonucleares nos corações das estrelas, elementos liberados no espaço interestelar por explosões de estrelas em supernovas no final da vida.
No entanto, as estrelas em aglomerados globulares contêm quantidades anormalmente elevadas de elementos comoazotoeu’oxigênioO sódioO magnésio e oalumínio. Porém, após o seu nascimento não houve formação significativa de novas estrelas, ao contrário do que acontece na Via Láctea, por exemplo.
Mark Gieles e seus colegas anunciaram hoje que, ao modelar melhor o comportamento de gás turbulenta, tendo dado à luz por colapso gravitacionais para aglomerados globulares, eles descobriram que estrelas com massa entre 1.000 e 10.000 massas solares – portanto supermassivas – também devem ter nascido em aglomerados globulares. Lugares de um nucleossíntese estelar ativo, que gostaríamos que o falecido Hubert Reeves nos explicasse, estes estrelas gigantes também deve produzir poderosos ventos estelar, enriquecido pelos produtos de combustão dohidrogênio e hélio de Big Bang em alta temperatura. Esses ventos então se misturaram com o gás primordial circundante para formar estrelas quimicamente distintas.
À esquerda, uma representação artística de um enxame globular na sua infância, albergando estrelas extremamente massivas com ventos estelares poderosos que enriquecem o enxame com elementos processados a temperaturas extremamente elevadas. À direita, um antigo enxame globular tal como o observamos hoje: as estrelas de baixa massa que lá sobreviveram retêm vestígios dos ventos destas estrelas extremamente massivas, que desde então colapsaram em buracos negros de massa intermédia. © Fabian Bodensteiner; fundo: imagem do aglomerado globular da Via Láctea Omega Centauri, obtida pela câmera WFI instalada no Observatório de La Silla do ESO.
Num comunicado da Universidade de Barcelona sobre esta teoria, Mark Gieles disse: “ O nosso modelo mostra que algumas estrelas extremamente massivas são suficientes para deixar uma impressão química duradoura num aglomerado inteiro. Isto finalmente estabelece uma ligação entre o físico da formação de aglomerados globulares e das assinaturas químicas que observamos hoje. »
Suas colegas Laura Ramírez Galeano e Corinne Charbonnel, da Universidade de Genebra, acrescentam: “ Já sabíamos que o reações nucleares no núcleo de estrelas extremamente massivas poderia criar os perfis de abundância apropriados. Temos agora um modelo que fornece um caminho natural para a formação destas estrelas em aglomerados estelares massivos. »
Existem vários bônus na teoria agora avançada. Suspeitamos da existência de buracos negros de massa intermediária, ou seja, entre algumas centenas e um milhão de massas solares em aglomerados globulares. As estrelas supermassivas são muito instáveis e devem, portanto, entrar em colapso, dando origem a buracos negros gigantes, que podem então fundir-se dadas as pequenas distâncias entre as estrelas nos aglomerados globulares. Teríamos, portanto, um mecanismo natural para a formação de buracos negros de massa intermediária conhecidos, pelo menos em aglomerados globulares.
Finalmente, o astrofísico Paolo Padoan pensa que “estrelas extremamente massivas provavelmente desempenharam um papel fundamental na formação das primeiras galáxias“, porque o brilho e a produção química destas estrelas explica naturalmente as protogaláxias enriquecidas em azoto que observamos hoje com o Telescópio espacial James Webbenquanto o cosmos observável tinha menos de um bilhão de anos.