“Todos nós sabemos sobre o flúor porque o creme dental que usamos todos os dias contém na forma de flúor”, diz Maximilien Franco, da Universidade de Hertfordshire, no Reino Unido, que liderou o novo estudo, publicado hoje na Nature Astronomy.

A impressão deste artista mostra NGP–190387, uma galáxia empoeirada em formação de estrelas que está tão distante que sua luz levou mais de 12 bilhões de anos para chegar até nós. As observações do ALMA revelaram a presença de flúor nas nuvens de gás da NGP–190387. Até o momento, esta é a detecção mais distante do elemento em uma galáxia em formação de estrelas, que vemos como ocorreu apenas 1,4 bilhão de anos após o Big Bang - cerca de 10% da idade atual do Universo. A descoberta lança uma nova luz sobre como as estrelas forjam o flúor, sugerindo que estrelas de vida curta conhecidas como Wolf-Rayet são seu local de nascimento mais provável. Crédito: ESO / M. Kornmesser

Leia também:

• O que é o horizonte de eventos do buraco negro (e o que acontece lá?)
• 4 teorias de Stephen Hawking que se mostraram certas (e 6 que ainda não temos certeza)
• As 11 maiores perguntas sem respostas sobre a matéria escura
• Observe as maiores joias do céu profundo do hemisfério Sul
• Big Crunch: O que esse modelo cíclico do universo significa para o Big Bang?
• Os buracos negros supermassivos criam barras nas galáxias?

Como a maioria dos elementos ao nosso redor, o flúor é criado dentro das estrelas, mas, até agora, não sabíamos exatamente como esse elemento era produzido. 

“Não sabíamos nem que tipo de estrela produzia a maior parte do flúor no Universo!”

Franco e seus colaboradores detectaram flúor (na forma de fluoreto de hidrogênio) nas grandes nuvens de gás da distante galáxia NGP – 190387, que vemos como era quando o Universo tinha apenas 1,4 bilhão de anos, cerca de 10% de sua corrente era. Como as estrelas expelem os elementos que formam em seus núcleos à medida que chegam ao fim de suas vidas, essa detecção implica que as estrelas que criaram o flúor devem ter vivido e morrido rapidamente.

A equipe acredita que as estrelas Wolf-Rayet, estrelas muito massivas que vivem apenas alguns milhões de anos, um piscar de olhos na história do Universo, são os locais de produção mais prováveis de flúor. Elas são necessárias para explicar as quantidades de fluoreto de hidrogênio que a equipe detectou. Estrelas Wolf-Rayet foram sugeridas como possíveis fontes de flúor cósmico antes, mas os astrônomos não sabiam até agora o quão importante elas eram na produção deste elemento no Universo primitivo.

A impressão deste artista mostra o núcleo brilhante de uma estrela Wolf-Rayet rodeada por uma nebulosa de material que foi expelida pela própria estrela. As estrelas Wolf-Rayet são quentes e massivas, com expectativa de vida de alguns milhões de anos. Acredita-se que elas terminem em explosões dramáticas de supernova, ejetando os elementos forjados em seus núcleos para o cosmos. Crédito: ESO / L. Calçada

“Mostramos que as estrelas Wolf-Rayet, que estão entre as estrelas mais massivas conhecidas e podem explodir violentamente ao chegarem ao fim de suas vidas, nos ajudam, de certa forma, a manter uma boa saúde bucal!” Brinca Franco.

Além dessas estrelas, outros cenários de como o flúor é produzido e expelido foram apresentados no passado. Um exemplo inclui as pulsações de estrelas gigantes evoluídas com massas até poucas vezes maiores do que o nosso Sol, chamadas estrelas do ramos gigantes assintóticas. Mas a equipe acredita que esses cenários, alguns dos quais levam bilhões de anos para ocorrer, podem não explicar totalmente a quantidade de flúor na NGP-190387.

Esta animação nos leva a uma jornada até uma das estrelas Wolf-Rayet em NGP-190387, uma galáxia tão distante que sua luz levou mais de 12 bilhões de anos para chegar até nós. As imagens no início do vídeo são observações astronômicas reais, enquanto a galáxia e sua estrela Wolf – Rayet (muito distantes para serem visualizadas com clareza) são representadas por meio de animações de artistas. As estrelas Wolf-Rayet são quentes e massivas, com expectativa de vida de alguns milhões de anos e acredita-se que terminem em dramáticas explosões de supernovas. As observações recentes do ALMA detectaram flúor nas nuvens de gás de NGP-190387, tornando-o a detecção mais distante deste elemento em uma galáxia em formação de estrelas. Este resultado sugere que estrelas Wolf-Rayet de vida curta podem formar a maior parte do flúor nas galáxias. Crédito: ESO / L. Calçada / M. Kornmesser / Digitized Sky Survey 2 / N. Risinger (skysurvey.org)

“Para esta galáxia, levou apenas dezenas ou centenas de milhões de anos para ter níveis de flúor comparáveis aos encontrados nas estrelas da Via Láctea, que tem 13,5 bilhões de anos. Este foi um resultado totalmente inesperado”, diz Chiaki Kobayashi, um professor da Universidade de Hertfordshire. “Nossa medição adiciona uma restrição completamente nova à origem do flúor, que tem sido estudada há duas décadas ”

A descoberta em NGP – 190387 marca uma das primeiras detecções de flúor além da Via Láctea e suas galáxias vizinhas. Os astrônomos já haviam avistado esse elemento em quasares distantes, objetos brilhantes alimentados por buracos negros supermassivos no centro de algumas galáxias. Mas nunca antes esse elemento foi observado em uma galáxia em formação de estrelas tão cedo na história do Universo.

A detecção do flúor pela equipe foi uma descoberta casual, possível graças ao uso de observatórios espaciais e terrestres. NGP – 190387, originalmente descoberta com o Observatório Espacial Herschel da Agência Espacial Europeia e mais tarde observada com o ALMA baseado no Chile , é extraordinariamente brilhante para sua distância. Os dados do ALMA confirmaram que a luminosidade excepcional de NGP-190387 foi parcialmente causada por outra galáxia massiva conhecida, localizada entre NGP-190387 e a Terra, muito perto da linha de visão. Esta enorme galáxia amplificou a luz observada por Franco e seus colaboradores, permitindo-lhes localizar a fraca radiação emitida há bilhões de anos pelo flúor em NGP – 190387.

Estudos futuros da NGP – 190387 com o Extremely Large Telescope (ELT) - o novo projeto principal do ESO, em construção no Chile e com início de operação previsto para esta década, podem revelar mais segredos sobre esta galáxia. “O ALMA é sensível à radiação emitida pelo gás interestelar frio e poeira”, disse Chentao Yang, um bolsista do ESO no Chile. 

“Com o ELT, seremos capazes de observar NGP - 190387 através da luz direta das estrelas, obtendo informações cruciais sobre o conteúdo estelar desta galáxia.”

Mais informações:

Maximilien Franco, The ramp-up of interstellar medium enrichment at z > 4, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01515-9. www.nature.com/articles/s41550-021-01515-9

Junte-se aos nossos Canais Espaciais para continuar falando sobre o espaço nas últimas missões, céu noturno e muito mais! Siga-nos no facebook e no twitter. E se você tiver uma dica, correção ou comentário, informe-nos aqui ou pelo e-mail: gaiaciencia@gaiaciencia.com.br

Referência:

Astronomers make most distant detection yet of fluorine in star-forming galaxy. NESO - European Southern Observatory, Santiago, Chile, 04, nov. 2021. Disponível em: <https://www.eso.org/public/news/eso2115/>. Acesso em: 04, nov. 2021.