Poeira das estrelas

O remanescente da Cassiopeia A, localizado à distância de aproximadamente 11 000 anos-luz, é o que resta de uma estrela que morreu numa explosão de supernova há cerca de 325 anos. A imagem representada é composta por capturas realizadas por três telescópios da NASA, cada um deles usando diferentes gamas de comprimento de onda. A coloração vermelha tem origem na informação recolhida pelo Spitzer no infravermelho, o amarelo indica os dados recolhidos com luz visível pelo Hubble e a análise de raios X do Chandra surge em verde e azul.

As cores representam assim diferentes temperaturas: o vermelho indica temperaturas mais baixas, algumas centenas de graus Kelvin (0ºC=273,15 K), o amarelo corresponde a temperaturas intermédias (cerca de 10 000 K) e azul e verde identificam as zonas mais quentes, que atingem 10 milhões de graus Kelvin, resultantes da colisão do material ejectado pela estrela com o gás e poeira circundantes. No centro das várias camadas de gás e poeira, podemos observar um pequeno ponto azul turquesa que poderá ser uma estrela de neutrões criada durante a explosão. Cortesia da imagem: NASA/CXC/SAO/STScI/JPL-Caltech

Como já referi, vários mecanismos, como os ventos estelares e as próprias explosões de supernovas, fazem com que os elementos formados nas estrelas se misturem com o gás interestelar, e eventualmente irão dar origem a novas estrelas e planetas. Isto é, as estrelas nascem da matéria interestelar, quando uma nuvem de gás se torna gravitacionalmente instável, por efeito da onda de choque causada pela explosão de uma supernova nas proximidades, ou pela passagem de uma onda de densidade - como aquelas que se pensa serem as responsáveis pelos braços espirais das galáxias.

A poeira cósmica ou poeira interestelar é constituída por minúsculas partículas sólidas, com diâmetros da ordem dos micrometros, um milionésimo do metro, existentes no meio interestelar. A poeira cósmica está presente nos berçários das estrelas jovens e dela originam os planetas. Têm sido observadas grandes quantidades de poeira interestelar nas proximidades dos quasares mais distantes, para os quais «olhamos» numa altura em que o Universo era muito jovem, com apenas cerca de 700 milhões de anos (desde o Big Bang).

A origem desta poeira primitiva era, até agora, um mistério. As primeiras estrelas, chamadas População III, seriam as únicas que se teriam formado apenas de gás, sem poeiras. Pensou-se durante um tempo que a poeira cósmica tinha origem na morte destas estrelas. Mas para estrelas como o Sol são precisos cerca de nove mil milhões de anos para chegarem à fase moribunda em que produzem poeira. Ou seja, este mecanismo não explica a poeira existente nos primeiros milhões de anos do Universo.

Uma possibilidade aceite por muitos é essa poeira primeva ter sido formado em explosões de um certo tipo de supernovas, as classificadas como supernovas do tipo II, que resultam da explosão de estrelas de massa muito elevada (por exemplo, o remanescente de supernova Cassiopeia A resultou da explosão de uma estrela que tinha cerca de 30 vezes a massa do Sol). Estas estrelas vivem «apenas» alguns milhões de anos. Mas nunca se tinha detectado poeira suficiente nos remanescentes de supernova e muita pouca desta poeira é poeira fria como a que tem vindo a ser detectada no Universo jovem.

Os grãos de poeira interestelar absorvem radiação emanada das estrelas e emitem de acordo com a sua temperatura, no infravermelho longínquo quando a temperaturas entre 10 e 140 graus Kelvin e no submilímetro (comprimentos de onda entre 0,1 e 1 mm) a que corresponde temperatura ainda mais baixas.

Em 2003, uma equipa de astrónomos liderada por L. Dunne da Universidade de Cardiff, Reino Unido, utilizou a câmara de submilímetro SCUBA, acoplada ao Telescópio James Clark Maxwell (JCMT), no Observatório de Mauna Kea (Havai) para olhar para a Cassiopeia A. O SCUBA detectou uma camada de poeira fria em Cassiopeia A, com uma massa total entre 1 e 4 vezes a massa do Sol. Foi a primeira vez que se detectou grandes quantidades de poeira fria, a uma temperatura de 17 K, no remanescente de uma supernova.

Pensou-se então que as supernovas Tipo II, como Cassiopeia A, tivessem produzido a poeira interestelar primitiva, hipótese que durou pouco tempo uma vez que um ano depois uma equipa integrando investigadores da Universidade do Arizona e do Max Planck em Heidelberg descobriu que essa emissão submilimétrica não tem origem no remanescente de supernova Cassiopeia A mas sim no complexo de nuvens do braço espiral do Perseu, que se situa entre a Terra e Cassiopeia A.

Mas na sexta -feira soubemos que finalmente os astrónomos encontraram provas de que os primeiros indícios de poeira espacial foram produzidos por explosões de estrelas massivas. Os detectores de infravermelho do Spitzer descobriram enormes quantidades de poeira correspondente a 10 mil planetas Terra nas proximidades do remanescente de Cassiopeia. A descoberta será descrita no número de 20 de Janeiro da revista Astrophysical Journal.

Todo o pó das estrelas detectado, quer o quente quer o frio, corresponde a uma pequena fracção da massa da estrela original, na realidade é apenas cerca de 3% da massa do Sol, mas explica as origens de uma larga fracção da poeira cósmica primitiva. Como referiu Haley Gomez da Universidade de Wales, Cardiff e um dos autores do artigo:

«Talvez pelo menos parte da poeira que não conseguimos observar seja poeira muito mais fria, que poderá ser observada com telescópios como o Herschel».

O Observatório Espacial Herschel, que começará a funcionar em 2008, é uma iniciativa da Agência Espacial Europeia (ESA) com participação da NASA que permitirá o que Jeonghee Rho do NASA's Spitzer Science Center no Caltech, que liederou o estudo, considera necessário para se perceber melhor as origens do nosso Universo: mais estudos em remanescentes de supernovas, próximas, como a Cassiopeia, e longínquas, que nos permitam olhar para os primórdios do Universo.