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eso1230pt-br — Nota de imprensa científica

As estrelas mais brilhantes não vivem sozinhas

VLT descobre que a maioria das estrelas peso pesado são pares em interação

26 de Julho de 2012

Um novo estudo que utilizou o Very Large Telescope (VLT) do ESO mostrou que a maioria das estrelas brilhantes de elevada massa, responsáveis pela evolução das galáxias, não vivem isoladas. Quase três quartos destas estrelas têm uma companheira próxima, muito mais do que o suposto anteriormente. Surpreendentemente, a maior parte destes pares interagem de modo violento, ocorrendo, por exemplo, transferência de massa de uma estrela para a outra. Pensa-se que cerca de um terço destes pares acabará por se fundir, formando uma única estrela. Os resultados serão publicados na revista Science em 27 de Julho de 2012.

O Universo é um lugar muito diverso e muitas das estrelas são bastante diferentes do Sol. Uma equipe internacional utilizou o VLT para estudar estrelas do tipo O, as quais apresentam temperaturas, massas e luminosidades muito elevadas [1]. Estas estrelas têm vidas curtas e violentas, desempenhando um papel fundamental na evolução das galáxias. Estão também ligadas a fenômenos extremos, tais como "estrelas vampiras", onde a estrela menor suga matéria da superfície da companheira maior, e explosões de raios gama.

"Estas estrelas são autênticos monstros," diz Hughes Sana (Universidade de Amesterdam, Holanda), autor principal do estudo. "Têm 15 ou mais vezes a massa do nosso Sol e podem ser até um milhão de vezes mais brilhantes. Estas estrelas são tão quentes que brilham com uma luz azul-esbranquiçada e têm temperaturas superficiais que excedem 30 mil graus Celsius."

Os astrônomos estudaram uma amostra de 71 estrelas de tipo O, tanto isoladas como em pares (sistemas binários) em seis aglomerados estelares jovens próximos na Via Láctea. A maior parte das observações utilizou os telescópios do ESO, incluindo o VLT.

Ao analisar a radiação emitida por estes objetos [2] com um detalhamento inédito, a equipe descobriu que 75% de todas as estrelas do tipo O fazem parte de um sistema binário, uma proporção mais elevada do que a suposta até agora, e a primeira determinação precisa deste valor. Mais importante ainda, a equipe descobriu que a proporção destes pares onde as estrelas se encontram suficientemente próximas uma da outra para que haja interação entre elas (quer através de fusão estelar quer através de transferência de massa pelas chamadas estrelas vampiras) é muito mais elevada do que a esperada, resultado que tem implicações profundas na nossa compreensão da evolução de galáxias.

As estrelas do tipo O constituem apenas uma fração de um por cento das estrelas no Universo, mas os fenômenos violentos a que estão associadas significam que têm um efeito desproporcional em seu meio circundante. Os ventos e choques que vêm destas estrelas podem tanto dar origem como interromper a formação estelar, a sua radiação faz com que as nebulosas brilhem, as suas supernovas enriquecem as galáxias com elementos pesados essenciais à vida, estando ainda associadas às explosões de raios gama, as quais se contam entre os fenômenos mais energéticos no Universo. As estrelas de tipo O estão por isso implicadas em muitos dos mecanismos que fazem evoluir as galáxias.

"A vida de uma estrela é grandemente afetada pelo fato desta se encontrar próximo de outra," diz Selma de Mink (Space Telescope Science Institute, EUA), co-autora do estudo. "Se duas estrelas orbitam muito próximas uma da outra, poderão eventualmente fundir-se. Mas mesmo que isso não aconteça, uma das estrelas normalmente retira matéria da superfície da outra".

As fusões entre estrelas, as quais a equipe estima que serão o destino final de cerca de 20 a 30 % das estrelas de tipo O, são fenômenos violentos. Mas mesmo o cenário comparativamente calmo de estrelas vampiras, que acontece em 40 a 50% dos casos, tem efeitos profundos no modo como as estrelas evoluem.

Até agora, os astrônomos pensavam que os sistemas binários de estrelas de elevada massa, onde as componentes orbitam muito próximo uma da outra, eram uma exceção, algo apenas necessário para explicar fenômenos exóticos, tais como binárias de raios X, pulsares duplos ou buracos negros binários. Este novo estudo mostra que, para interpretar corretamente o Universo, não podemos fazer esta simplificação: estas estrelas duplas de elevada massa não são apenas comuns, as suas vidas são também fundamentalmente diferentes daquelas que existem enquanto estrelas isoladas.

Por exemplo, no caso das estrelas vampiras, a estrela menor, de massa menor, rejuvenesce ao sugar hidrogênio fresco da sua companheira. A sua massa irá aumentar substancialmente e irá sobreviver à sua companheira, vivendo muito mais tempo do que uma estrela isolada com a mesma massa. Entretanto, a estrela vítima fica sem o seu envelope antes de ter oportunidade de se tornar numa supergigante vermelha luminosa. Em vez disso, o seu núcleo azul quente fica exposto. Deste fenômeno resulta que a população estelar de uma galáxia distante poderá parecer muito mais jovem do que é na realidade: tanto as estrelas vampiras rejuvenescidas como as estrela vítimas diminuídas tornam-se mais quentes e azuis em termos de cor, ficando portanto com a aparência de estrelas mais jovens. Saber a verdadeira proporção das estrelas binárias de elevada massa em interação é por isso crucial para se poder caracterizar corretamente estas galáxias longínquas. [3]

"A única informação que os astrônomos têm das galáxias distantes é fornecida pela radiação que chega aos telescópios. Sem fazer suposições sobre o que é responsável por esta radiação, não podemos tirar conclusões sobre a galáxia, tais como quão massiva ou jovem ela é. Este estudo mostra que a suposição frequente de que a maioria das estrelas existem de forma isolada pode levar a tirar as conclusões erradas," conclui Hughes Sana.

Para compreender qual a proporção estes efeitos e como é que esta nova perspectiva afetará a nova visão da evolução galácica, temos que trabalhar mais. Fazer a modelagem de estrelas binárias é algo complicado, por isso demorará algum tempo até que estas considerações sejam incluídas nos modelos de formação galática. 

Notas

[1] A maioria das estrelas são classificadas de acordo com o seu tipo espectral ou cor. Este parâmetro está, por sua vez, relacionado com a massa das estrelas e a sua temperatura superficial. Partindo da mais azul (e portanto da mais quente e de maior massa) até a mais vermelha (e portanto a mais fria e de menor massa), a sequência de classificação mais comum é O, B, A, F, G, K e M. As estrela do tipo O têm uma temperatura superficial de cerca de 30 mil graus Celsius ou mais, e possuem coloração azul pálido brilhante. A sua massa é 15 ou mais vezes a massa do Sol.

[2] As estrelas que compõem os sistemas binários de estrelas estão geralmente muito próximas uma da outra para poderem ser observadas como dois pontos de luz separados de modo direto. No entanto, a equipe conseguiu detectar a sua natureza binária utilizando o instrumento UVES (Ultraviolet and Visible Echelle Spectrograph) montado no VLT. Os espectrógrafos separam a radiação emitida pelas estrelas, num processo semelhante ao de um prisma que separa a radiação solar num arco-íris. Impressos na radiação estelar encontram-se tênues padrões de linhas causadas pelos elementos nas atmosferas das estrelas, que escurecem cores específicas da radiação. Quando os astrônomos observam estrelas únicas, estes padrões, chamados linhas de absorção, estão bem fixos, mas nos sistemas binários, as linhas vindas das duas estrelas estão ligeiramente deslocadas, uma relativamente à outra, devido ao movimento das estrelas. Características tais como quanto estas linhas se encontram deslocadas uma da outra ou o modo como se deslocam com o tempo, permitem aos astrônomos determinar o movimentos das estrelas e daí as suas características orbitais, incluindo se as estrelas se encontram suficientemente perto uma da outra para que possa haver trocas de matéria ou até fusão.

[3] A existência deste número enorme de estrelas vampiras está de acordo com um outro fenômeno anteriormente inexplicável. Cerca de um terço das estrelas que explodem como supernovas têm, surpreendentemente, muito pouco hidrogênio. No entanto, a proporção de supernovas pobres em hidrogênio está de acordo com a proporção de estrelas vampiras encontradas neste estudo. Espera-se que as estrelas vampiras dêem origem a supernovas pobres em hidrogênio nas suas vítimas, uma vez que as camadas exteriores ricas em hidrogênio terão sido arrancadas pela gravidade da estrela vampira antes da vítima ter tido oportunidade de explodir como supernova. 

Mais Informações

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado "Binary interaction dominates the evolution of massive stars", H. Sana et al., que será publicado na revista Science a 27 de Julho de 2012.

A equipe é composta por H. Sana (Universidade de Amesterdam, Holanda), S.E. de Mink (Space Telescope Science Institute, Baltimore, EUA; Johns Hopkins University, Baltimore, EUA), A. de Koter (Universidade de Amesterdam; Universidade de Utrecht, Holanda), N. Langer (Universidade de Bonn, Alemanha), C.J. Evans (UK Astronomy Technology Centre, Edinburgh, RU), M. Gieles (University of Cambridge, RU), E. Gosset (Universidade de Liege, Bélgica), R.G. Izzard (Universidade de Bonn), J.-B. Le Bouquin (Université Joseph Fourier, Grenoble, França) e F.R.N. Schneider (Universidade de Bonn).

O ano de 2012 marca o quinquagésimo aniversário da fundação do Observatório Europeu do Sul (ESO). O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a pesquisa em astronomia e é o observatório astronômico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação nas pesquisas astronômicas. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronômico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente. O ESO está planejando o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 39 metros que observará na banda do visível e infravermelho próximo. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

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Amsterdam, The Netherlands
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ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1230, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato local para a imprensa. O representante brasileiro é Gustavo Rojas, da Universidade Federal de São Carlos. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo Rojas.
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Sobre a nota de imprensa

No. da notícia:eso1230pt-br
Tipo:• Milky Way : Star
Facility:Very Large Telescope
Science data:2012Sci...337..444S

Imagens

Impressão artística de uma estrela vampira e da sua vítima
Impressão artística de uma estrela vampira e da sua vítima
Estrelas quentes e brilhantes do tipo O em regiões de formação estelar
Estrelas quentes e brilhantes do tipo O em regiões de formação estelar

Vídeos

Impressão artística da evolução de um sistema binário de alta massa
Impressão artística da evolução de um sistema binário de alta massa
Impressão artística da evolução de um sistema binário de alta massa (versão anotada)
Impressão artística da evolução de um sistema binário de alta massa (versão anotada)

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