Cientistas de Yale e da Universidade de Hong Kong sugerem a busca por explosões brilhantes provenientes de eventos de perturbação das marés para detectar as primeiras estrelas do universo, que têm sido evasivas apesar do seu papel significativo na evolução cósmica. Crédito: SciTechDaily.com
Os pesquisadores dizem que as primeiras estrelas deixaram para trás chamas distintas que podem ser detectadas por uma nova geração de telescópios espaciais.
Astrónomos de Yale e da Universidade de Hong Kong propuseram uma nova estratégia para encontrar as primeiras estrelas do Universo – procurando sinais das suas explosões finais e ardentes.
Durante anos, os cientistas procuraram evidências diretas de estrelas de “População III”, a primeira geração de estrelas que iluminou o universo apenas algumas centenas de milhões de anos após o nascimento. Big Bang. Formadas a partir do gás primitivo do universo primitivo, estas primeiras estrelas desempenharam um papel crucial na evolução do cosmos e no desenvolvimento das gerações posteriores de estrelas.
“Percebemos que os fogos de artifício criados pela destruição de uma estrela de População III que se aproxima muito de um buraco negro deve ser detectável.” – Priyamvada Natarajan
Os astrônomos dizem que as primeiras estrelas eram inicialmente livres de metais, compostas principalmente de hidrogênio e hélio. No entanto, eventualmente começaram a produzir metais no seu núcleo, tornando-os uma ponte para as estrelas que se formariam milhares de milhões de anos mais tarde.
Prevê-se que as estrelas da “População III” também sejam distintas de outras maneiras. Espera-se que sejam muito mais massivas e mais quentes que o Sol da Terra e outras estrelas mais jovens; eles também tinham expectativa de vida mais curta.
No entanto, estas primeiras estrelas ainda não foram detectadas observacionalmente. A chave para encontrá-los, dizem os pesquisadores, é procurar as chamas que eles deixaram para trás.
“A recente detecção dos primeiros buracos negros pelo Telescópio Espacial James Webb sugere que eles também existem na mesma época que as primeiras estrelas”, disse Priyamvada Natarajan, professor Joseph S. e Sophia S. Fruton, catedrático de astronomia e professor de física na Faculdade de Artes e Ciências de Yale (FAS). e co-autor de um novo estudo publicado em O Cartas de diários astrofísicos.
“Percebemos que os fogos de artifício criados pela destruição de uma estrela de População III que se aproxima muito de um buraco negro deveriam ser detectáveis”, disse Natarajan.
Representação artística de um evento de perturbação das marés. Crédito: Ralf Crawford/Instituto de Ciências do Telescópio Espacial
Detectando eventos cósmicos em bilhões de anos-luz
No novo estudo, os pesquisadores sugerem que se uma estrela de “População III” encontrar um buraco negro, o “evento de ruptura de maré” (TDE) resultante, no qual o buraco negro dilacera a estrela, criaria uma explosão particularmente brilhante – brilhante. suficiente e com vida longa o suficiente para atravessar bilhões de anos-luz e chegar à Terra hoje. Além do mais, a explosão teria uma “assinatura” identificável que seria discernível pelos astrônomos.
“À medida que os fotões energéticos viajam de uma distância muito distante, a escala de tempo da erupção será esticada devido à expansão do Universo”, disse a astrónoma Jane Dai, da Universidade de Hong Kong, investigadora principal da equipa de investigação. “Essas explosões de TDE aumentarão e diminuirão durante um longo período de tempo, o que as diferencia das TDEs de estrelas do tipo solar no universo próximo.”
É importante ressaltar que o comprimento de onda da luz das explosões também é ampliado, de acordo com o primeiro autor do estudo, Rudrani Kar Chowdhury, da Universidade de Hong Kong. “A luz óptica e ultravioleta emitida pelo TDE será transferida para comprimentos de onda infravermelhos ao atingir a Terra”, disse ela.
E essa luz infravermelha pode ser detectada, disseram os pesquisadores.
O papel dos telescópios modernos na detecção de estrelas
Dizem que dois carros-chefe NASA missões, o Telescópio Espacial James Webb e o próximo Nancy Grace Telescópio Espacial Romanoambos têm a capacidade de detectar emissões infravermelhas — mesmo a grandes distâncias.
“As capacidades únicas do Roman de ser simultaneamente capaz de observar uma grande área do céu e espreitar profundamente o universo primitivo tornam-no numa sonda promissora para detectar estas erupções Pop III TDE”, disse Natarajan. “Esta pode ser a única maneira pela qual podemos inferir a presença de estrelas do Pop III.”
Tais descobertas serão possíveis na próxima década, disseram os pesquisadores.
Para obter mais informações sobre esta pesquisa, consulte Usando buracos negros para descobrir evidências das primeiras estrelas do universo.
Referência: “Detecting Population III Stars through Tidal Disruption Events in the Era of JWST and Roman” por Rudrani Kar Chowdhury, Janet NY Chang, Lixin Dai e Priyamvada Natarajan, 8 de maio de 2024, As cartas do jornal astrofísico.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad41b7
