Simulações de halo primordial revelam como as tempestades cósmicas moldaram as primeiras estrelas do universo

Apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, o universo era um lugar escuro e simples. Não existiam galáxias como a Via Láctea, nem planetas, nem elementos pesados ​​como carbono ou oxigênio.

À medida que os aglomerados continuam a recolher material do seu entorno, espera-se que entrem em colapso e dêem ignição à próxima geração das primeiras estrelas. Em vez disso, vastas nuvens de hidrogénio e hélio primordiais vagaram pelo espaço, caindo lentamente em casulos invisíveis de matéria escura conhecidos como “minihalos”.

Dentro desses halos, nasceram as primeiras estrelas, chamadas estrelas de População III. Durante décadas, os astrónomos acreditaram que estas primeiras estrelas se formaram em ambientes relativamente calmos e se transformaram em objetos enormes, centenas de vezes mais massivos que o Sol.

Estes fluxos turbulentos fragmentaram o gás em muitos aglomerados densos, mudando drasticamente as condições sob as quais as primeiras estrelas se formaram. As simulações acompanharam a evolução de 15 minihalos primordiais formados há cerca de 13 mil milhões de anos, quando o Universo tinha menos de 300 milhões de anos.

Para capturar estas pequenas estruturas com detalhes sem precedentes, os investigadores melhoraram a resolução de grandes simulações cosmológicas num factor de 100.000, permitindo-lhes traçar movimentos turbulentos de gás em escalas inferiores a um ano-luz. À medida que múltiplos fluxos de gás colidem perto dos centros do halo, criam movimentos rodopiantes e caóticos com números Mach entre 2 e 5, o que significa que o gás se movia várias vezes mais rápido do que a velocidade local do som.

Embora as primeiras estrelas individuais sejam demasiado ténues e distantes para serem detectadas directamente, as suas massas influenciam fortemente a evolução das primeiras galáxias e o enriquecimento químico do Universo primitivo.

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