As maiores estrelas do universo conhecidas atualmente possuem cerca de 100 vezes a massa solar. No entanto, nas primeiras centenas de milhões de anos do universo, as estrelas possuíam mais de 10 mil vezes a massa do Sol.

O novo estudo, publicado para pré-impressão no arXiv, apontou que essas estrelas supergigantes se formaram e morreram relativamente jovens. E depois disso, a composição universal nunca mais foi a mesma para permitir que elas se formassem novamente.

Um pouco tempo depois do Big Bang, há cerca de 13 bilhões de anos, não existia nada no universo além de gás neutro, composto de hélio e hidrogênio. Com o passar dos milhões de anos, em uma época conhecida como Idade das Trevas Cósmicas, o gás começou a se acumular em densas bolas de matéria.

Elementos pesados

Atualmente, bolas de matéria muito densas se colapsam muito rapidamente e formam estrelas. Isso se deve principalmente à presença de elementos mais pesados no universo moderno, que são mais eficientes em irradiar energia. O que permite que os aglomerados encolham rapidamente e entrem em colapso em densidades altas o suficiente para desencadear a fusão nuclear.

No entanto, para que existam esses elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio, foi necessário que primeiro as estrelas se formassem, produzissem através da fusão nuclear e morressem liberando todos os novos átomos no universo.

Sem a habilidade de irradiar energia de forma rápida, as primeiras estrelas do universo se formaram em condições diferentes, e até mesmo mais difíceis.

Simulação do início do universo

Nas pesquisa, os cientistas simularam as condições do universo da Idade das Trevas Cósmica, como a presença de matéria escura que ajudou na formação de galáxias, a evolução e aglomeração de gás e a radiação que pode esfriar, ou às vezes reaquecer o gás neutro. Além disso, eles também acrescentaram a simulação fluxo de matéria referida que colide com estruturas já formadas, conhecidas como frentes frias.

Na formação da primeira estrela, o gás começou a se juntar. Os átomos de hidrogênio e hélio começaram a liberar um pouco de calor, fazendo com que lentamente os aglomerados de matéria se tornassem densos.

No entanto, os aglomerados passaram a ficar muito quentes até que a radiação produzida quebrou o gás neutro, impedindo-o de se separar em aglomerados menores. O que fez com que a concentração de matéria que viria a formar estrelas, fossem gigantescas.

Formação das primeiras estrelas

As interações entre radiação e gás neutro, ocasionaram na formação de grandes poças de gás no universo, que levariam ao surgimento das primeira galáxias. No centro das proto-galáxias, eram formados discos de acreção. Ao mesmo tempo, as bordas eram bombardeadas por frentes-frias.

As frente-frias chegavam até o disco de acreção, aumentando a massa e a densidade deles, o que permitiu que estrelas se formassem. 

As primeiras estrelas, eram completamente diferentes das atuais, eram enormes aglomerados de gás neutro, que ascenderam seus núcleos de fusão de uma vez só. Elas eram super brilhantes e não viveram mais que alguns milhões de anos, o que é relativamente baixo para as estrelas modernas. 

Quando elas morreram, tornaram-se supernovas que liberaram enormes quantidades de elementos pesados. Isso tornou o universo completamente diferente, e impossibilitou que estrelas de tamanha proporção voltassem a surgir.