Caros Leitores;
Flouride é criado por estrelas Wolf-Rayet, aqui vistas na Via Láctea pelo Telescópio Espacial Hubble. Crédito: NASA / Judy Schmidt, CC BY-SA 4.0
Observe os ingredientes em um tubo de pasta de dente e provavelmente lerá algo como "contém fluoreto de sódio". O flúor, como você provavelmente sabe, é importante para dentes saudáveis. Ele fortalece o esmalte , a camada dura e protetora ao redor do dente, e assim ajuda a prevenir cáries.
Você pode não pensar muito sobre a pasta de dente. Mas, como todas as coisas na Terra, do majestoso ao mundano, o flúor - e a história de um sorriso - tem origem cósmica. Agora, meus colegas e eu publicamos um artigo na Nature Astronomy que lança alguma luz sobre isso.
Praticamente todos os elementos naturais foram formados há muito tempo na história do universo. O hidrogênio é o elemento mais antigo: ele se formou logo após o Big Bang, cerca de 14 bilhões de anos atrás. Poucos minutos após o Big Bang, os elementos leves hélio, deutério e lítio também se formaram em um processo chamado de nucleossíntese do big bang . Desde então, quase todos os outros elementos foram forjados em processos associados à vida e morte das estrelas. Mas essas estrelas nem sempre estiveram por perto.
Ainda não sabemos exatamente quando as primeiras estrelas se inflamaram no Universo, mas provavelmente isso não aconteceu por cerca de 100 milhões de anos ou mais após o Big Bang. Antes disso, o Universo estava cheio de uma névoa de hidrogênio, misturada com a substância misteriosa e invisível que os astrônomos chamam de matéria escura. Esta névoa não era suave, mas ondulada - ligeiramente mais densa em alguns lugares. Foram essas regiões que começaram a se contrair, ou "colapsar", devido à gravidade, para formar as primeiras galáxias . Onde o gás ficou denso o suficiente, as estrelas acenderam e iluminaram o Universo.
Os poucos bilhões de anos seguintes foram uma época de rápido crescimento: a taxa de formação de estrelas no Universo aumentou drasticamente até atingir um pico, 8 a 10 bilhões de anos atrás. Desde aquele "meio-dia cósmico", a taxa geral de formação de estrelas no Universo está em declínio. É por isso que os astrônomos estão tão interessados nas primeiras fases da história do cosmos: o que aconteceu então moldou o que vemos ao nosso redor hoje.
Embora tenhamos muitas informações sobre como o crescimento das galáxias "aumentou" em termos de sua formação estelar, temos relativamente poucos insights sobre sua evolução química nos primeiros tempos. Isso é importante porque, conforme as estrelas vivem e morrem, os elementos que elas produzem se dispersam por toda a galáxia e além. Muitos anos depois, alguns desses elementos podem formar novos planetas como o nosso.
Galáxias antigas vistas pelo Telescpópio Espacial Hubble. Crédito: NASA / ESA
Evolução rápida
Observamos uma galáxia distante chamada NGP-190387 com o Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array (Alma) - um telescópio que detecta luz com um comprimento de onda de cerca de um milímetro. Isso nos permite ver a luz emitida pela poeira fria e gás em galáxias distantes. Os dados revelaram algo inesperado: uma queda na luz em um comprimento de onda de exatamente 1,32 milímetros. Isso corresponde exatamente ao comprimento de onda em que a molécula de fluoreto de hidrogênio (HF), que compreende um átomo de hidrogênio e um átomo de flúor, absorve luz (levando em consideração uma mudança no comprimento de onda que ocorre devido à expansão do Universo). O déficit de luz implica na presença de nuvens de gás fluoreto de hidrogênio na galáxia. Esta luz levou mais de 12 bilhões de anos para chegar até nós e vemos a galáxia como ela era quando o Universo tinha 1,4 bilhão de anos.
Isso é empolgante, porque fornece informações sobre como as galáxias se enriqueceram com elementos químicos logo após sua formação. Podemos ver que, mesmo nessa época, NGP-190387 tinha uma grande abundância de flúor. Embora tenhamos observado outros elementos em galáxias distantes, como carbono, nitrogênio e oxigênio, esta é a primeira vez que o flúor foi detectado em uma galáxia em formação de estrelas a essa distância. Quanto maior a variedade de elementos que podemos observar nas primeiras galáxias, melhor será nossa compreensão do processo de enriquecimento químico naquela época.
Sabemos que o flúor pode ser produzido de diferentes maneiras: por exemplo, em explosões de estrelas chamadas supernovas e em certas estrelas de "ramos gigantes assintóticos" - estrelas supergigantes vermelhas chegando ao fim de sua vida, tendo queimado a maior parte do hidrogênio e hélio em seus núcleos e agora inchado de tamanho.
Modelos de como os elementos se formam em estrelas e supernovas podem nos dizer quanto flúor devemos esperar dessas fontes. E descobrimos que a abundância de flúor era muito alta em NGP-190387 para ser explicada apenas por supernovas e estrelas gigantes do ramo assintóticas. Uma fonte extra foi necessária, e este é provavelmente outro tipo de estrela chamada Wolf-Rayet . Estrelas Wolf-Rayet são bastante raras - existem apenas algumas centenas catalogadas na Via Láctea, por exemplo. Mas eles são extremos.
As estrelas Wolf-Rayet são uma fase do ciclo de vida de estrelas muito massivas - com mais de dez vezes a massa do nosso Sol. Aproximando-se do fim de sua curta vida, essas estrelas queimam hélio em seus núcleos e são milhões de vezes mais luminosas que o Sol. Excepcionalmente, estrelas Wolf-Rayet perderam seu envelope de hidrogênio por meio de ventos poderosos, deixando o núcleo de hélio exposto. Eles acabarão explodindo em dramáticas explosões de supernova com colapso do núcleo. Quando adicionamos a quantidade de flúor esperada das estrelas Wolf-Rayet ao nosso modelo, pudemos finalmente explicar a queda na luz de NGP-190387.
Isso se soma a um crescente corpo de evidências que mostra que o crescimento das galáxias foi surpreendentemente acelerado no início do Universo: um frenesi de formação de estrelas e enriquecimento químico. Esses processos estabelecem as bases para o universo que vemos ao nosso redor hoje, e este trabalho fornece uma nova visão sobre a astrofísica detalhada em jogo, há mais de 12 bilhões de anos.
Mas talvez a principal lição seja que mostra que a história do seu sorriso é tão antiga quanto o tempo.
Explore mais
Astrônomos fazem a detecção mais distante de flúor na galáxia em formação de estrelas
Informações do periódico: Nature Astronomy
Fornecido por The Conversation
Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original
Fonte: Phys News / por James Geach, The Conversation / 05-11-2021
https://phys.org/news/2021-11-cosmic-history-fluoride-early-galaxies.html
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Hélio R.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os
conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration),
ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
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