Este artigo foi publicado originalmente em A conversa. A publicação contribuiu com o artigo para o Space.com’s Vozes especializadas: OP-ED & Insights.
Durante décadas, os astrônomos se perguntam o que o primeiras estrelas No universo, era como. Essas estrelas formaram novos elementos químicos, que enriqueceram o universo e permitiram que as próximas gerações de estrelas formassem os primeiros planetas.
As primeiras estrelas foram inicialmente compostos de hidrogênio puro e hélio, e eram enormes – centenas a milhares de vezes a massa de o sol e milhões de vezes mais luminoso. Suas vidas curtas terminaram em Explosões enormes chamadas supernovasentão eles não tinham tempo nem matérias -primas para formar planetas, e não deveriam mais existir para os astrônomos observarem.
Pelo menos é o que pensamos.
Dois estudos publicados na primeira metade de 2025 sugerem que as nuvens de gás em colapso no universo inicial também podem ter formado estrelas de massa inferior. Um estudo Utiliza uma nova simulação de computador astrofísica que modela a turbulência dentro da nuvem, causando fragmentação em aglomerados menores e formadores de estrelas. O outro estudo – Um experimento de laboratório independente – demonstra como hidrogênio molecularuma molécula essencial para a formação de estrelas, pode ter se formado anteriormente e em abundâncias maiores. O processo envolve um catalisador que pode surpreender os professores de química.
Como um astrônomo A Formação de Estudos de Estudos e Planeta e sua dependência de processos químicos, fico empolgado com a possibilidade de que a química nos primeiros 50 milhões a 100 milhões de anos após o Big Bang possa ter sido mais ativa do que esperávamos.
Essas descobertas sugerem que a segunda geração de estrelas – as estrelas mais antigas que podemos observar e possivelmente os anfitriões dos primeiros planetas – podem ter se formado antes do pensamento os astrônomos.
Formação Primordial STAR
Estrelas formam Quando nuvens maciças de hidrogênio muitos anos -luz entram em colapso sob sua própria gravidade. O colapso continua até que uma esfera luminosa circunda um núcleo denso que é quente o suficiente para sustentar a fusão nuclear.
Fusão nuclear acontece quando dois ou mais átomos ganham energia suficiente para se fundir. Esse processo cria um novo elemento e libera uma quantidade incrível de energia, que aquece o núcleo estelar. Nas primeiras estrelas, os átomos de hidrogênio se fundiram para criar hélio.
A nova estrela brilha porque sua superfície está quente, mas a energia abastecendo que a luminosidade permanece no seu núcleo. A luminosidade de uma estrela é sua produção total de energia na forma de luz. O brilho da estrela é a pequena fração dessa luminosidade que observamos diretamente.
Este processo em que as estrelas formam elementos mais pesados por fusão nuclear é chamada nucleossíntese estelar. Continua em estrelas depois que eles formam À medida que suas propriedades físicas mudam lentamente. As estrelas mais massivas podem produzir elementos mais pesados, como carbono, oxigênio e nitrogênio, até o ferro, em uma sequência de reações de fusão que terminam em um Explosão de Supernova.
As supernovas podem criar elementos ainda mais pesados, completando o Tabela de elementos periódicos. Estrelas de massa inferior como o sol, com seus núcleos mais frios, podem sustentar a fusão apenas até o carbono. Ao esgotar o hidrogênio e o hélio em seus núcleos, a fusão nuclear para e as estrelas evaporam lentamente.
Estrelas de alta massa têm alta pressão e temperatura em seus núcleos, então eles Queime brilhante e use seu combustível gasoso rapidamente. Eles duram apenas alguns milhões de anos, enquanto estrelas de baixa massa – Aqueles menos de duas vezes a massa do sol – evoluem muito mais lentamente, com vidas de bilhões ou até trilhões de anos.
Se as primeiras estrelas fossem todas estrelas de alta massa, elas teriam explodido há muito tempo. Mas se as estrelas de baixa massa também se formaram no universo inicial, elas ainda podem existem para nós observarmos.
Química que esfria nuvens
As primeiras nuvens de gás formadoras de estrelas, chamadas nuvens protoestellares, eram quentes- Aproximadamente a temperatura ambiente. O gás quente tem pressão interna que empurra para fora contra a força interna da gravidade, tentando colapsar a nuvem. Um balão de ar quente permanece inflado pelo mesmo princípio. Se a chama aquecendo o ar na base do balão parar, o ar interior esfria e o balão começa a entrar em colapso.
Somente as nuvens protostelares mais maciças com maior gravidade podem superar a pressão térmica e eventualmente entrar em colapso. Nesse cenário, as primeiras estrelas foram todas enormes.
A única maneira de formar as estrelas da massa inferior que vemos hoje é que as nuvens protostelares esfriem. Gás no espaço esfria por radiaçãoque transforma a energia térmica em luz que leva a energia para fora da nuvem. Os átomos de hidrogênio e hélio não são radiadores eficientes abaixo de vários milhares de graus, mas o hidrogênio molecular, H₂, é ótimo em resfriar gás em baixas temperaturas.
Quando energizado, H₂ emite luz infravermelha, que esfria o gás e reduz a pressão interna. Esse processo tornaria o colapso gravitacional mais provável nas nuvens de massa inferior.
Durante décadas, os astrônomos argumentaram que uma baixa abundância de H₂ desde o início resultou em nuvens mais quentes cuja pressão interna seria muito quente para entrar em colapso facilmente nas estrelas. Eles concluíram que apenas nuvens com enormes massas e, portanto, maior gravidade, entrariam em colapso – deixando estrelas mais maciças.
Hidreto de hélio
Em um Julho de 2025 Artigo do diárioFisicista Florian Gussie e colaboradores do Instituto Max Planck de Física Nuclear demonstrou que a primeira molécula a se formar no universo, hidreto de hélioHeh⁺, poderia ter sido mais abundante no universo inicial do que se pensava anteriormente. Eles usaram um modelo de computador e conduziram um experimento de laboratório para verificar esse resultado.
Hidreto de hélio? Na ciência do ensino médio, você provavelmente aprendeu que o hélio é um gás nobreo que significa que não reage com outros átomos para formar moléculas ou compostos químicos. Como se vê, acontece – mas apenas sob o extremamente escasso e escuro Condições do Universo Primeiroantes das primeiras estrelas se formarem.
Heh⁺ reage com o deuterido de hidrogênio – HD, que é um átomo de hidrogênio normal ligado a um Átomo de deutério mais pesado – para formar H₂. No processo, Heh⁺ também atua como um líquido de arrefecimento e libera calor na forma de luz. Portanto, a alta abundância de ambos os refrigerantes moleculares mais cedo pode ter permitido que nuvens menores esfriassem mais rapidamente e colapsassem para formar estrelas de massa inferior.
O fluxo de gás também afeta massas iniciais estelares
Em outro estudo, publicado em julho 2025, o astrofísico Ke-Jung Chen liderou um grupo de pesquisa no Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica, usando uma simulação detalhada de computador que modelava como o gás no universo inicial pode ter fluido.
O modelo da equipe demonstrou que turbulência, ou movimento irregularem nuvens de gás em colapso gigante podem formar fragmentos de nuvem de massa inferior a partir dos quais as estrelas da massa inferior se condensam.
O estudo concluiu que a turbulência pode ter permitido que essas nuvens de gás precocem formassem estrelas do mesmo tamanho ou até 40 vezes mais massivas que a massa do sol.
Os dois novos estudos prevêem que a primeira população de estrelas poderia ter incluído estrelas de baixa massa. Agora, cabe a nós astrônomos observacionais para nós encontre -os.
Esta não é tarefa fácil. Estrelas de baixa massa têm baixas luminosidades, por isso são extremamente fracas. Vários estudos observacionais relataram recentemente Possíveis detecçõesmas nenhum ainda está confirmado com alta confiança. Se eles estiverem lá fora, porém, nós os encontraremos eventualmente.
Este artigo é republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o Artigo original.
