Uma descoberta em uma galáxia a mais de 12 bilhões de anos-luz de distância – revela como o elemento em nossos ossos é formado no universo

Uma nova descoberta lança luz sobre como o flúor – um elemento encontrado em nossos ossos e dentes como o flúor – é formado no universo. Usando o Atacama Large Millimeter / Meter Matrix (Alma), onde o Observatório Europeu do Sul (quem – qual) Parceiro, uma equipe de astrônomos descobriu este elemento em uma galáxia tão distante, cuja luz levou mais de 12 bilhões de anos para chegar até nós. Esta é a primeira vez que o flúor foi observado em uma galáxia de formação de estrelas tão distante.

diz Maximilian Franco, da Universidade de Hertfordshire, no Reino Unido, que liderou o novo estudo, que foi publicado hoje (4 de novembro de 2021) em astronomia natural. Como a maioria dos elementos ao nosso redor, o flúor se forma dentro das estrelas, mas até agora não sabíamos exatamente como esse elemento era produzido. “Nós nem sabíamos que tipo de estrela produzia a maior parte do flúor do universo!”

Uma nova descoberta, feita com o observatório ALMA, do qual o ESO é parceiro, lança luz sobre a forma como o flúor se forma no universo. Saiba mais sobre esta descoberta, e como ela se relaciona com a nossa higiene dental, neste resumo em vídeo. Crédito: ESO

Franco e seus colaboradores descobriram o flúor (na forma de fluoreto de hidrogênio) em grandes nuvens de gás na distante galáxia NGP-190387, que vemos quando o universo tinha apenas 1,4 bilhão de anos, cerca de 10% de sua corrente. era. Como as estrelas expulsam os elementos que as formam em seus núcleos quando chegam ao fim de suas vidas, essa descoberta significa que as estrelas que criaram o flúor devem ter vivido e morrido rapidamente.

A equipe acredita que as estrelas Wolf-Rayet, estrelas massivas que vivem apenas alguns milhões de anos e um piscar de olhos na história do universo, são provavelmente os locais de produção de flúor. Eles dizem que são necessários 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 ainda não sabiam o quão importante elas eram para a produção deste elemento no universo primitivo.

“Nós mostramos que as estrelas de Wolf-Wright, que estão entre as mais massivas conhecidas e podem explodir violentamente quando chegam ao fim de suas vidas, de alguma forma nos ajudam a manter uma boa saúde bucal!” Franco brinca.

Além dessas estrelas, outros cenários foram apresentados para como o flúor foi produzido e expelido no passado. Um exemplo são os pulsos de estrelas gigantes avançadas com massas até várias vezes a massa do nosso Sol, chamadas estrelas gigantes ramificadas 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 no NGP-190387.

Esta animação nos leva a uma viagem a 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 Wright (muito longe de ser retratada com clareza) são representadas pela animação dos artistas. Estrelas Wolf-Rayet são quentes e massivas, com uma vida útil de alguns milhões de anos e acredita-se que terminem em explosões de supernova. Observações recentes do ALMA detectaram flúor nas nuvens de gás do NGP-190387, tornando-o a detecção mais avançada desse elemento na 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. Calsada / M. Kornmesser / Digitized Sky Survey 2 / N. Risinger (skysurvey.org)

“Para esta galáxia, demorou dezenas ou centenas de milhões de anos para obter níveis de flúor semelhantes aos encontrados nas estrelas de via LácteaQue tem 13,5 bilhões de anos. “Este foi um resultado completamente inesperado”, disse Chiaki Kobayashi, professor da Universidade de Hertfordshire. “Nossa medição adiciona uma limitação inteiramente nova à origem do flúor, que foi estudada ao longo de duas décadas.”

A descoberta em NGP-190387 representa uma das primeiras descobertas de flúor fora da Via Láctea e suas galáxias vizinhas. Os astrônomos já haviam descoberto este elemento em quasares distantes, objetos brilhantes alimentados por buracos negros supermassivos no centro de algumas galáxias. Mas este elemento nunca foi observado em uma galáxia em formação de estrelas tão cedo na história do universo.

A descoberta do flúor pela equipe foi uma possível oportunidade de descoberta graças ao uso de observatórios espaciais e terrestres. Originalmente detectado com o observatório espacial Herschel da Agência Espacial Européia e mais tarde com o observatório ALMA baseado no Chile, o NGP-190387 é excepcionalmente brilhante para sua distância. Os dados do ALMA confirmaram que a extraordinária luminosidade do NGP-190387 é causada em parte por outra galáxia massiva conhecida, localizada entre NGP-190387 e a Terra, que está muito perto da linha de visão. Esta enorme galáxia amplificou a luz observada por Franco e seus colaboradores, permitindo-lhes determinar a fraca radiação emitida há bilhões de anos pelo flúor em NGP-190387.

A animação deste artista mostra NGP-190387, uma galáxia empoeirada em formação de estrelas 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 do NGP-190387. Até o momento, esta é a descoberta mais distante do elemento na galáxia em formação de estrelas, que vemos apenas 1,4 bilhão de anos depois a grande explosão Cerca de 10% da idade atual do universo. Esta descoberta lança luz sobre como as estrelas formam o flúor, sugerindo que estrelas de vida curta conhecidas como Wolf-Rayet podem formar a maior parte da fluorescência nas galáxias. Crédito: ESO / M. Kornmeiser

Estudos futuros do NGP-190387 com o Extremely Large Telescope (ELT) – o novo projeto principal do ESO, em construção no Chile e com início de operação programado para o final desta década – podem revelar mais segredos sobre esta galáxia. “O ALMA é sensível à radiação de gás e poeira interestelar fria”, disse Chentao Yang, bolsista do ESO no Chile. “Usando ELT, seremos capazes de observar NGP-190387 através da luz direta das estrelas e obter informações importantes sobre o conteúdo estelar desta galáxia.”

Referência: “Intensificação do enriquecimento interestelar interestelar em z> 4”, 4 de novembro de 2021, astronomia natural.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01515-9

Mais Informações

A equipe consiste em M. Franco (Centro de Pesquisa Astrofísica, Universidade de Hertfordshire, Reino Unido [CAR]), KE Coppin (CAR), JE Geach (CAR), C. Kobayashi (CAR), SC Chapman (Departamento de Física e Ciências Atmosféricas, Dalhousie University, Canadá e Conselho Nacional de Pesquisa, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Canadá), C. Yang (Observatório Europeu do Sul, Chile), E. Física e Astronomia, Universidade da Califórnia, Irvine, EUA), MG Michalowski (Instituto de Observatório Astronômico, Faculdade de Física, Polônia)

O European Southern Observatory (ESO) permite que cientistas de todo o mundo descubram os segredos do universo para o benefício de todos. Nós projetamos, construímos e operamos observatórios de classe mundial na Terra – usados ​​por astrônomos para resolver questões interessantes e espalhar a magia da astronomia – e promover a cooperação internacional em astronomia. Fundado como uma organização intergovernamental em 1962, hoje o ESO apoia 16 estados membros (Áustria, Bélgica, República Tcheca, Dinamarca, França, Finlândia, Alemanha, Irlanda, Itália, Holanda, Polônia, Portugal, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido ), Juntamente com o país anfitrião, o Chile, e a Austrália como parceiro estratégico. A sede do ESO, centro de visitantes e planetário, ESO Supernova, está localizado perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto do Atacama chileno, um lugar maravilhoso com condições únicas para a observação do céu, hospeda nossos telescópios. O ESO opera três locais de monitoramento: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, ESO. Opera telescópio muito grande e um interferômetro de um telescópio muito grande, bem como dois telescópios infravermelhos de varredura e um telescópio de levantamento VLT de luz visível. Também no Paranal do ESO, irá hospedar e operar o Telescópio South Array Cherenkov, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Junto com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA em Chajnantor, instalações de monitoramento do céu de dois milímetros e submilímetros. No Cerro Armazones, perto do Paranal, estamos construindo o “maior olho no céu do mundo” – o Very Large Telescope do ESO. De nossos escritórios em Santiago, Chile, apoiamos nossas operações no país e trabalhamos com parceiros e a comunidade chilena.

O Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), uma instalação astronômica internacional, é uma parceria entre o ESO, a US National Science Foundation (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências Naturais (NINS) do Japão em colaboração com a República do Chile. ALMA é financiado pelo ESO em nome dos seus estados membros, pela NSF em colaboração com o Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá (NRC) e o Ministério da Ciência e Tecnologia (MOST) e pelo NINS em colaboração com a Academia Sinica (AS) em Taiwan e o Instituto Coreano de Astronomia e Ciências Espaciais (KASI).). A criação e as operações do ALMA são lideradas pelo ESO em nome dos seus estados membros; Pelo Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO), operado pela Associated Universities, Inc. (AUI), em nome da América do Norte; E pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) em nome do Leste Asiático. O Joint ALMA Observatory (JAO) fornece liderança e gerenciamento unificados para a construção, operação e operação do ALMA.
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