O carbono em nossos corpos provavelmente deixou a galáxia e voltou na 'correia transportadora' cósmica
A vida na Terra não poderia existir sem carbono. Mas o próprio carbono não poderia existir sem estrelas. Quase todos os elementos, excepto o hidrogénio e o hélio – incluindo o carbono, o oxigénio e o ferro – só existem porque foram forjados em fornalhas estelares e mais tarde lançados no cosmos quando as suas estrelas morreram. Num acto final de reciclagem galáctica, planetas como o nosso são formados pela incorporação destes átomos construídos por estrelas na sua composição, seja o ferro no núcleo da Terra, o oxigénio na sua atmosfera ou o carbono nos corpos dos terráqueos.
Uma equipa de cientistas baseada nos EUA e no Canadá confirmou recentemente que o carbono e outros átomos formados por estrelas não ficam à deriva pelo espaço até serem arrastados para novos usos. Para galáxias como a nossa, que ainda estão formando ativamente novas estrelas, esses átomos fazem uma jornada tortuosa. Eles circundam sua galáxia de origem em correntes gigantes que se estendem pelo espaço intergaláctico. Estas correntes – conhecidas como meio circungaláctico – assemelham-se a correias transportadoras gigantes que empurram o material para fora e o puxam de volta para o interior galáctico, onde a gravidade e outras forças podem reunir estas matérias-primas em planetas, luas, asteróides, cometas e até novas estrelas.
“Pense no meio circungaláctico como uma estação ferroviária gigante: está constantemente a empurrar material para fora e a puxá-lo de volta”, disse Samantha Garza, membro da equipa e candidata a doutoramento na Universidade de Washington. “Os elementos pesados que as estrelas produzem são empurrados para fora da sua galáxia hospedeira e para o meio circungaláctico através das suas mortes explosivas de supernovas, onde podem eventualmente ser puxados de volta e continuar o ciclo de formação de estrelas e planetas.”
Garza é o autor principal de um artigo que descreve essas descobertas, publicado em 27 de dezembro no Astrophysical Journal Letters.
“As implicações para a evolução das galáxias e para a natureza do reservatório de carbono disponível para as galáxias formarem novas estrelas são emocionantes”, disse a co-autora Jessica Werk, professora da UW e presidente do Departamento de Astronomia. “O mesmo carbono em nossos corpos provavelmente passou uma quantidade significativa de tempo fora da galáxia!”
Em 2011, uma equipa de cientistas confirmou pela primeira vez a teoria de longa data de que as galáxias com formação estelar como a nossa estão rodeadas por um meio circungaláctico – e que esta grande nuvem de material circulante inclui gases quentes enriquecidos em oxigénio. Garza, Werk e seus colegas descobriram que o meio circungaláctico das galáxias em formação de estrelas também circula material de baixa temperatura, como o carbono.
“Podemos agora confirmar que o meio circungaláctico actua como um reservatório gigante tanto de carbono como de oxigénio”, disse Garza. “E, pelo menos nas galáxias com formação estelar, sugerimos que este material volte então para a galáxia para continuar o processo de reciclagem.”
Estudar o meio circungaláctico pode ajudar os cientistas a entender como esse processo de reciclagem diminui, o que acontecerá eventualmente para todas as galáxias – até mesmo a nossa. Uma teoria é que uma desaceleração ou quebra da contribuição do meio circungaláctico para o processo de reciclagem pode explicar porque é que as populações estelares de uma galáxia diminuem durante longos períodos de tempo.
“Se conseguirmos manter o ciclo – empurrando material para fora e puxando-o de volta – então, teoricamente, teremos combustível suficiente para manter a formação de estrelas”, disse Garza.
Para este estudo, os pesquisadores usaram o Espectrógrafo de Origens Cósmicas do Telescópio Espacial Hubble. O espectrógrafo mediu como a luz de nove quasares distantes – fontes de luz ultrabrilhantes no cosmos – é afetada pelo meio circungaláctico de 11 galáxias em formação de estrelas. As leituras do Hubble indicaram que parte da luz dos quasares estava sendo absorvida por um componente específico do meio circungaláctico: carbono, e muito carbono. Em alguns casos, detectaram carbono estendendo-se por quase 400.000 anos-luz – ou quatro vezes o diâmetro da nossa galáxia – no espaço intergaláctico.
São necessárias pesquisas futuras para quantificar a extensão total dos outros elementos que constituem o meio circungaláctico e para comparar melhor como as suas composições diferem entre galáxias que ainda produzem grandes quantidades de estrelas e galáxias que cessaram em grande parte a formação estelar. Essas respostas podem esclarecer não apenas quando galáxias como a nossa transitam para desertos estelares, mas também porquê.
Os co-autores do artigo são Trystyn Berg, pesquisador do Centro de Pesquisa em Astronomia e Astrofísica Herzberg, na Colúmbia Britânica; Yakov Faerman, pesquisador de pós-doutorado em astronomia da UW; Benjamin Oppenheimer, pesquisador da Universidade do Colorado em Boulder; Rongmon Bordoloi, professor assistente de física na Universidade Estadual da Carolina do Norte; e Sara Ellison, professora de física e astronomia na Universidade de Victoria.
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