Astrônomos descobrem discos de poeira cósmica quando eles bloqueiam a visão do céu, mas sem eles o universo seria desprovido de estrelas, já que a poeira cósmica é o ingrediente indispensável para a formação estes brilhantes objetos cósmicos. Além disso, é a chave para compreender como as nuvens de gás primordiais difusas se reúnem em uma galáxia completa.
"A formação de galáxias é uma das maiores questões remanescentes da astrofísica", diz Andrey Kravtsov, professor adjunto de astronomia e astrofísica na Universidade de Chicago, nos EUA. Agora, especialistas parecem estar mais próximo da resposta, graças a uma combinação de observações e simulações em supercomputadores.
Kravtosov e Gnedin Nick Nick, físico do Fermi Accelerator Laboratory, publicaram novos resultados com base em suas simulações, explicando por que as estrelas se formaram mais lentamente no início da história do universo do que fizeram muito mais tarde. Os resultados chamaram a atenção de Robert C. Kennicutt Jr., diretor do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge e co-responsável por uma das principais descobertas observacionais sobre a formação estelar nas galáxias, conhecida como relação Kennicutt-Schmidt.
A lei de de formação de estrelas de Kennicutt relaciona a quantidade de gás nas galáxias em uma área específica à taxa pela qual estrelas são formadas na mesma região. A relação tem sido útil quando aplicada a galáxias observadas tarde na história do universo, mas observações recentes de Arthur Wolfe, da Universidade da Califórnia em San Diego, indicam que isso pode falhar em galáxias observadas durante os 2 bilhões de anos após o Big Bang.
"O que isso mostra é que nos primeiros estágios de evolução, as galáxias eram muito menos eficientes em convertes o gás em estrelas", afirma Kravtsov. A evolução estelar leva ao aumento da quantidade de poeira, já que a estrelas produzem elementos mais pesados que o hélio - incluindo carbono, oxigênio e ferro, que são elementos-chave das partículas de poeira. "No início, as galáxias não tiveram tempo suficiente para produzir uma grande quantidade de poeira, e sem poeira é muito difícil formar estes berçários estelares", explica Kravtsov. "Elas não convertem o gás de forma tão eficiente como as galáxias de hoje, que já são bastante empoeiradas".
O processo de formação estelar é iniciado quando nuvens de gás interestelar se tornam mais densas. Em algum ponto, átomos de hidrogênio e hélio começam a se combinar para formar moléculas em certas regiões frias destas nuvens. Uma molécula de hidrogênio se forma quando dois átomos de hidrogênio se juntam. Isso é feito de forma ineficaz em um espaço vazio, mas ocorre com mais facilidade na superfície de uma partícula de poeira cósmica. "A maior das partículas de poeira cósmica é como a menor partícula de areia em praias no Havaí", ressalta Gnedin.
Estas moléculas de hidrogênio são frágeis, e facilmente destruídas pela luz ultravioleta intensa emitida por estrelas massivas jovens. Mas, em algumas regiões galácticas, nuvens escuras formam uma camada que protege as moléculas de hidrogênio em relação à luz destrutiva de outras estrelas.
