Observações feitas no Havaí reforçam teoria do Big Bangvotar

Descobertas recentes feitas por cientistas do Brasil e do exterior derrubam algumas discrepâncias a cerca dos primeiros minutos após o Big Bang – a grande explosão que originou o universo. A partir de dados de alta qualidade obtidos com o telescópio de 10 metros (o maior do mundo) do observatório Keck, localizado em Mauna Kea, no Havaí (EUA), os astrônomos acabam de eliminar uma discrepância que durava décadas.

Antonio Carlos Quinto

Modelagem detalhada de pequena parte de uma estrela velha pobre em metais

“Observações anteriores de estrelas muito antigas sugeriram que a quantidade de lítio-6 (Li-6) teria sido 200 vezes maior que o produzido nos primeiros minutos após a grande explosão, e que o lítio-7 (Li-7) entre três e cinco vezes menor que o calculado por cosmólogos e físicos teóricos”, conta o professor Jorge Meléndez, do Departamento de Astronomia do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP.

As observações recentes permitiram constatar, por meio de dados do telescópio Keck e de sofisticados cálculos, que o Li-6 não existe nas estrelas mais antigas de nossa Galáxia, o que está de acordo com os cálculos sobre a nucleossíntese do Big Bang, eliminando assim um dos principais problemas cosmológicos da atualidade.

Uma das provas da teoria do Big Bang é a proporção de elementos químicos mais simples produzidos nos primeiros instantes do universo. A proporção dos diferentes isótopos mais ligeiros, como o Li-6 e Li-7, pode ser calculada com precisão pelo modelo de nucleossíntese do Big Bang, e essas previsões podem ser verificadas usando observações de objetos muito primitivos quimicamente, tais como estrelas muito pobres em metais. A previsão teórica é que apenas uma quantidade desprezível de Li-6 foi criada, tão pouco que seria impossível detectar Li-6 em estrelas. Portanto, as detecções anteriores de até 200 vezes mais Li-6 em estrelas do que o predito pelo Big Bang eram alarmantes, e muitos cosmólogos e físicos teóricos têm tentado explicar a discrepância usando teorias alternativas que incluem física exótica. “A descoberta da não existência de Li-6 em estrelas pobres em metais é de grande importância pois reconcilia as previsões teóricas do Big Bang com as recentes observações em estrelas”, afirma o Meléndez.

O docente integra a equipe liderada pela doutora Karin Lind, da Universidade de Cambridge, Inglaterra. Na opinião da pesquisadora, a teoria do Big Bang agora repousa sobre bases mais firmes. “Além disso, compreender o nascimento do nosso Universo é fundamental para a compreensão da posterior formação de todos os seus componentes, incluindo nós mesmos”, é o que declara a cientista em texto veiculado no site do Observatório Keck. Um artigo descrevendo os resultados acaba de ser publicado na revista internacional Astronomy & Astrophysics.

Domo do telescopio Keck de 10 metros, no topo da montanha Mauna Kea, no Havaí (EUA)

Estrelas antigas
As primeiras observações que culminaram com o resultado atual tiveram início em 2005. Já em 2007, foi concluído o trabalho do tratamento dos dados observados no telescópio Keck e uma primeira análise dos dados. “Ao final de 2007 chegamos à surpreendente descoberta de Li-6 em estrelas muito mais primordiais do que se conhecia e preparamos um artigo para a revista Nature”, conta Melendez. No entanto, como a suposta presença de Li-6 poderia ser devida à convecção na atmosfera das estrelas (similar ao fenômeno observado na água fervente), a equipe optou por não submeter o artigo e investir em sofisticados modelos hidrodinâmicos de atmosferas estelares até chegar ao resultado recente.

As estrelas observadas são antigas, com cerca de 12 bilhões de anos. “Quase tão velhas quanto o universo, que possui 13,8 bilhões de anos”, diz Meléndez. Ao todo foram quatro as estrelas observadas, sendo uma delas tão primitiva que a quantidade de metais é de mais de mil vezes menor que o sol. Elas têm em comum o fato de serem muito pobres em metais e, portanto, serem muito antigas, estando entre as primeiras estrelas formadas em nossa Galáxia, como descreve o professor. “Por serem estrelas muito antigas, elas são importantes para testar a teoria da nucleossíntese primordial do Big Bang. A não detecção de Li-6 está de acordo com as previsões dessa teoria, reforçando assim o nosso conhecimento sobre os primeiros instantes do Universo”, conta Meléndez.

Além do professor do IAG, a equipe coordenada pela doutora Karin Lind (Cambridge University, Inglaterra) tem a participação de Martin Asplund, Remo Collet (Australian National University, Austrália) e Zazralt Magic (Max Planck Institute for Astrophysics, Alemanha).