Estrela Matusalém: como a HD 140283 desafiou a idade do Universo e se tornou referência na astrofísica

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Há cerca de um quarto de século, astrônomos identificaram a HD 140283, apelidada de estrela Matusalém, como um astro cuja idade inicial, calculada em 16 bilhões de anos, excedia a própria cronologia do Universo, estimada em 13,8 bilhões de anos. Localizada na constelação de Libra, a aproximadamente 200 anos-luz da Terra, essa subgigante de alta velocidade e baixa presença de metais transformou-se em um ponto de inflexão para modelos cosmológicos e métodos de datação estelar.

Primeiros cálculos: a surpresa de 16 bilhões de anos

A história começou no final da década de 1990, quando observações do satélite Hipparcos, da Agência Espacial Europeia, forneceram paralaxes e luminosidades que sustentaram a primeira estimativa de idade para a HD 140283. O resultado — 16 bilhões de anos — chocou a comunidade científica. O valor contrariava décadas de consenso sobre a cronologia cósmica e levantou dúvidas sobre a precisão das medições, a robustez dos modelos estelares e, em última instância, sobre a própria compreensão do Big Bang.

Como a idade do Universo entra na equação

Desde as medições do fundo cósmico de micro-ondas até os estudos de supernovas distantes, múltiplas linhas de evidência convergem para uma idade de 13,8 bilhões de anos para o Universo. Uma estrela presumidamente mais antiga obrigaria astrônomos a reavaliar processos de nucleossíntese, evolução estelar e até a expansão cósmica. Assim, a tarefa urgente tornou-se verificar se o problema residia nos modelos de estrelas antigas ou na medição de distância da HD 140283, parâmetro crucial para qualquer cálculo de idade.

Características físicas que reforçam o enigma

Os dados reunidos revelam que a Matusalém é:

• Subgigante pobre em metais: sua composição apresenta escassez de elementos pesados, sinal de que ela se formou quando o Universo ainda não havia disseminado esses materiais.

• Entre 5 e 10 vezes maior que o Sol: dimensões que influenciam luminosidade e trajetória evolutiva.

• Astro de alta velocidade: de acordo com a NASA, a velocidade indica que a estrela não pertence de forma permanente à vizinhança solar e futuramente retornará ao halo da Via Láctea, região esférica que circunda o disco galáctico.

Desafios na medição da idade: distância e composição química

A idade de uma estrela deriva de diagramas de evolução estelar que relacionam luminosidade, temperatura, massa e composição. Distância inexata gera luminosidade aparente equivocada; composição química subestimada ou superestimada altera a taxa de fusão nuclear simulada nos modelos. A combinação desses fatores explica por que a HD 140283 parecia mais velha que o Universo quando as incertezas eram grandes.

2013: refinamento decisivo com o Telescópio Espacial Hubble

Com esses obstáculos em mente, uma equipe liderada pelo astrônomo Howard Bond, da Universidade Estadual da Pensilvânia, utilizou o Telescópio Espacial Hubble para obter uma medição de paralaxe mais precisa. O instrumento reduziu a distância estimada de aproximadamente 200 para 190,1 anos-luz. Esse ajuste, embora pareça pequeno, alterou o cálculo de luminosidade o suficiente para que a idade passasse de 16 para 14,5 bilhões de anos.

Além da distância corrigida, o grupo identificou uma proporção de oxigênio para ferro superior à prevista. O novo valor químico permitiu inserir a HD 140283 em diagramas teóricos com melhores condições de concordância. O resultado, acompanhado de uma incerteza de ± 0,8 bilhão de anos, aproximou a idade estelar da idade do Universo dentro dos limites estatísticos.

Repercussões do estudo de 2013

O refinamento não eliminou completamente a discrepância, mas transformou o “problema Matusalém” em um caso aberto e viável de investigação, em vez de uma ameaça direta aos pilares da cosmologia. Outros grupos passaram a considerar que medições ainda mais precisas ou ajustes adicionais nos modelos de opacidade estelar poderiam conciliar de vez os números.

Estimativas subsequentes: 2015 e 2021

Duas novas rodadas de cálculos foram publicadas após o trabalho liderado por Bond:

• 2015 — Equipe da NASA: utilizando parâmetros atualizados, o grupo obteve uma faixa de 13,7 a 12,2 bilhões de anos. O intervalo reduziu a tensão entre a idade da estrela e a cronologia cósmica.

• 2021 — Pesquisa independente: métodos revisados situaram a idade entre 11,5 e 12,5 bilhões de anos. Embora a margem inferior se afaste bastante do valor inicial de 16 bilhões, a HD 140283 manteve o título de estrela mais antiga identificada até o momento.

Por que a HD 140283 continua a ser um marcador de tempo cósmico

Ainda que os números recentes a posicionem dentro da história prevista do Universo, a Matusalém permanece especial por alguns motivos:

1. Raridade de estrelas tão antigas tão próximas: localizar um objeto com idade superior a 11 bilhões de anos a menos de 200 anos-luz reforça a oportunidade única de estudo detalhado.

2. Pobreza metálica extrema: a baixa abundância de elementos pesados funciona como um “fóssil químico”, revelando condições logo após a formação das primeiras estrelas.

3. Alta velocidade e trajetória orbital: sua rota galáctica sugere que veio do halo e, por consequência, de uma população estelar primitiva, oferecendo pistas sobre a montagem da Via Láctea.

Processos que conectam idade, movimento e composição

Os três aspectos citados — idade, metalicidade e velocidade — formam um conjunto coerente. Uma estrela nascida em ambiente pobre em metais teria se formado nos primórdios do Universo, quando o gás interestelar fora pouco enriquecido por gerações anteriores de supernovas. Esse mesmo ambiente primitivo, representado pelo halo da galáxia, contém órbitas inclinadas e excêntricas, o que explica a passagem veloz da HD 140283 pela vizinhança solar antes de retornar às regiões externas.

O que falta descobrir: incertezas remanescentes

Mesmo após duas décadas de trabalho, permanecem incertezas de ordem:

• Observacional: pequenas variações na paralaxe interferem diretamente na idade calculada. Futuras medições de alta precisão podem reduzir ainda mais a margem de erro.

• Modelagem estelar: detalhes sobre a taxa de fusão de hidrogênio em cascata de reações nucleares, além de possíveis ajustes na opacidade interna, continuam sob análise.

• Química fina: proporções de elementos como oxigênio, ferro e lítio precisam de medidas espectroscópicas adicionais para consolidar o cenário.

Perspectivas para futuras candidatas a estrela mais velha

A trajetória de pesquisas sobre a Matusalém demonstra que ampliar a amostragem de estrelas pobres em metais próximos ao Sistema Solar poderá revelar novas candidatas à condição de mais antigas. Alternativamente, investigações podem demonstrar que a HD 140283 é ligeiramente mais jovem do que se pensa hoje. Em qualquer hipótese, o caso já consolidou a prática de revisar continuamente distâncias, composições e modelos para alinhar cronômetros estelares ao relógio cosmológico.