Simulação/Science
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Astrônomos descobrem nuvem de gás puro que data do universo primitivo

De acordo com pesquisadores, composição do gás é totalmente compatível com o que foi previsto pela teoria do Big Bang

Estadão.com.br,

11 de novembro de 2011 | 16h27

Pela primeira vez na história, astrônomos encontraram duas nuvens de gás puro que se formaram nos minutos iniciais pós-Big Bang. A composição do gás corresponde às previsões teóricas, fornecendo evidências diretas de apoio à explicação cosmológica moderna sobre a origem dos elementos no universo.

Apenas os elementos mais leves, principalmente hidrogênio e hélio, foram criados no Big Bang. Em seguida, algumas centenas de milhões anos se passaram antes que as nuvens deste gás primordial condensassem para formar as primeiras estrelas, em que elementos mais pesados foram forjados. Até agora, os astrônomos sempre detectaram 'metais' (o termo para todos os elementos mais pesados que hidrogênio e hélio) onde quer que eles tenham olhado no universo.

"Nós sempre falhamos ao tentar encontrar material puro no universo. Esta é a primeira vez que observo gás puro não contaminado por elementos mais pesados de estrelas", disse J. Xavier Prochaska, professor de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. Prochaska é co-autor de um artigo sobre as descobertas que foi publicado no site da revista Science nesta última quinta, 10. A autora principal é Michele Fumagalli, uma estudante de graduação da Universidade da Califórnia, e outro co-autor é John O'Meara, do Saint Michael's College, em Vermont.

"A falta de metais nos diz que este gás é puro", disse Fumagalli. "Isso é muito emocionante porque é a primeira evidência de que o gás é totalmente compatível com a composição do gás primordial previsto pela teoria do Big Bang."

Os pesquisadores descobriram as duas nuvens de gás puro quando analisaram a luz de quasares distantes, usando o espectrômetro HIRES que é acoplado ao Telescópio Keck I no Observatório WM Keck, no Havaí. Ao espalhar a luz brilhante de um quasar em um espectro com diferentes extensões de ondas, os pesquisadores puderam ver quais extensões foram absorvidas pelo material entre o quasar e o telescópio.

"Nós pudemos ver as linhas de absorção no espectro onde a luz era absorvida pelo gás, o que nos permitiu medir a composição do gás", disse Fumagalli.

Cada elemento tem uma impressão digital única. Todos eles aparecem em forma de linhas escuras no espectro. Nos espectros das nuvens de gás, os pesquisadores viram apenas o hidrogênio e seu isótopo pesado, o deutério. "Não temos qualquer sensibilidade ao hélio, mas esperaríamos vê-lo se tivéssemos", observou. "Nós temos uma excelente sensibilidade para o carbono, oxigênio e silício, e esses elementos estão completamente ausentes."

Antes da descoberta, os pesquisadores usavam como padrão o índice de metalicidade do Sol para saber sobre os metais existentes no universo. O conceito de 'metalicidade' descreve a abundância relativa de elementos mais pesados que o hélio em uma estrela. A metalicidade absoluta do Sol é 1,6% de sua massa e o índice é de [Fe / H] = 0. Todos os objetos celestes com menos metais que o Sol têm um índice de metalicidade negativo e com mais metais, positivo.

"As pessoas pensavam que havia um 'chão' para a metalicidade, que nada poderia ser inferior a um milésimo do enriquecimento solar. Mas isso é porque os metais produzidos em galáxias estavam dispersos no universo", disse Fumagalli. "Esse fato inesperado desafia nossas ideias sobre como os metais estão distantes das estrelas que os produzem."

Os pesquisadores estimaram uma metalicidade para o gás puro de cerca de um décimo de milésimo do sol. No outro extremo, estrelas e gases com maior metalicidade são quase dez vezes mais enriquecidas como o sol. "A abundância de metal em bolsos diferentes do universo abrange uma gama enorme", disse Prochaska. "Assim, estes achados vão além da nossa compreensão de como os metais são distribuídos por todo o universo."

A análise espectrográfica das nuvens de gás puro as coloca no tempo em cerca de 2 bilhões de anos após o Big Bang, ou quase 12 bilhões de anos atrás. Naquela época, os modelos teóricos previam que as galáxias estavam crescendo, puxados por vastas correntes de gás frio, mas estes 'fluxos frios' nunca foram vistos. De acordo com Fumagalli, as nuvens de gás puro são candidatas potenciais ao papel dessas correntes. Mais estudos são necessários, no entanto, para ver se as nuvens de gás recém-descobertas estão associados com as galáxias.

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