30 de ago de 2013

A ‘lagarta’ espacial

Crédito da imagem: Divulgação/NASA e ESA
 
Estrelas se formam de nuvens de gás no espaço. Essas nuvens se contraem e se fragmentam em pequenos núcleos sob a influência externa. Essa influência externa pode ser uma onda de choque decorrente da explosão de uma supernova, ou mesmo os fortes ventos emitidos por estrelas com muita massa. Seguinte à contração da nuvem, é formado um disco de acreção, onde a matéria se acumula e espirala em direção à estrela em formação. Em determinado momento a estrela inicia a “queima” do hidrogênio e entra em equilíbrio hidrostático, quando a pressão do gás quente contrabalança a força de gravidade. Depois de formada, a nebulosa que envolvia a estrela vai sendo dissipada aos poucos. Eventualmente, um sistema planetário acaba se formando dessa sobra.
 
O mecanismo descrito acima consegue explicar o processo de formação de estrelas, desde as anãs vermelhas, com alguns décimos da massa do Sol, até estrelas quentes com centenas de massas solares. De uma maneira geral, não existem grandes diferenças para se formar as estrelas, a despeito da grande variação de massa. O curioso, quase irônico, é a presença das estrelas massivas – OK, já andaram reclamando que massiva não existe. Por um lado é verdade, é um anglicanismo, mas como a língua é dinâmica em aceitar estrangeirismos, esse foi mais um, então existe. Em tempo, o termo apropriado em português é “massudo”.
 
Voltando, a presença de estrelas massivas em aglomerados desencadeia a formação de outras estrelas, promovendo a fragmentação e a contração descritos acima. Mas aí vem o curioso: as estrelas massivas também interrompem a formação de novas estrelas! Os mesmos ventos, capazes de desencadear o nascimento de novas estrelas, acabam por remover o gás da nebulosa que abastece o disco de acreção. Por vezes, esse vento é tão intenso que destrói o disco. Como consequência, as protoestrelas interrompem o processo de acúmulo de matéria e acabam se formando com menos massa do que poderiam ter. Ou pior, nem tendo a oportunidade de se formar, se um núcleo pré estelar estiver muito perto de uma estrela massiva.
 
Esse processo de “varrer” o gás e a poeira que formariam uma estrela pode ser visto na imagem acima, obtida pelo Hubble em 2006 e divulgada ontem. Ela mostra um desses núcleos com uma protoestrela em processo de formação. Entretanto, esse núcleo está em um dos aglomerados mais ricos em estrelas massivas, chamado Cygnus OB2. Esse aglomerado contém 65 das estrelas mais massivas, quentes e brilhantes que se conhece até hoje em nossa Galáxia, de um total que não chega a 400!
 
Dentro desse casulo, está uma protoestrela em processo de crescimento, chamada de IRAS 20324+4057, ganhando matéria rapidamente. Só que esse bebê está a apenas 15 anos luz de distância do aglomerado de Cygnus com mais outras 500 estrelas menos massivas mas também muito brilhantes, à direita mas fora da imagem. O efeito disso é essa “lagarta” cósmica, como resultado do processo de erosão da nuvem progenitora pelos ventos dessas estrelas. Em algum momento, o processo de acreção de gás deve ser interrompido e a estrela vai parar de engordar. Se ela será mais um peso pesado ou um peso leve como o Sol, só saberemos daqui a alguns milhões de anos.
Fonte: Observatório - Cássio Leandro Dal Ri Barbosa

Desaparecimento de estrela supergigante explica supernova

O que parecia uma estrela comum entre tantos bilhões da galáxia do Redemoinho desapareceu em supernova
Linhas perpendiculares indicam a posição da supernova de 2011 nessa imagem da galáxia do Redemoinho.
 
De vez em quando algo espetacular ocorre em um dos poucos lugares que os seres humanos gostam de observar: a vastidão do cosmos. Como uma ave rara que pousa para dar um mergulho na Fontana di Trevi, em Roma, uma descoberta tão feliz, exótica e inesperada produz uma abundância de testemunhas e farta documentação fotográfica. Foi o que aconteceu com uma recente supernova na galáxia espiral M51, mais conhecida pelos observadores ocasionais como a galáxia do Redemoinho (Whirlpool galaxy, em inglês), um turbilhão fotogênico a cerca de 25 milhões de anos-luz de distância.

Pouco depois que a luz de uma estrela que explodiu ali alcançou a Terra, no final de maio de 2011, relatos amadores do cataclismo começaram a se avolumar no Bureau Central para Telegramas Astronômicos (CBAT, na sigla em inglês), um organismo internacional, oficial, responsável pela catalogação e identificação de novos dados telescópicos. Não demorou e a explosão ganhou a designação oficial de supernova 2011dh. Como a galáxia do Redemoinho tem muitos admiradores, um ponto novo e brilhante na extremidade da espiral certamente chamaria a atenção de muitos observadores. “Essa é uma das galáxias mais próximas (da Terra), além de ser muito bonita e famosa”, afirma o astrônomo Schuyler Van Dyk, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech).

Melhor ainda: a bem documentada supernova revelou ser uma categoria rara conhecida como supernova tipo IIb. Essas explosões resultam do colapso de uma estrela massiva que perdeu a maior parte de seu invólucro exterior de hidrogênio, possivelmente devido à força gravitacional de uma companheira estelar binária. De todas as estrelas que chegam ao fim de suas vidas em um colapso catastrófico — que é uma das duas possibilidades que originam uma supernova — apenas uma em cada 10 aproximadamente produz um tipo IIb.

Os astrônomos têm algumas explicações gerais para essas explosões, mas determinar a sequência exata dos eventos que produzem esses corpos celestes é uma tarefa difícil. Como os cientistas nunca sabem quando uma estrela está prestes a se transformar em uma supernova até que já tenha explodido, normalmente é impossível determinar com precisão qual estrela teve um fim violento. São raros os casos em que os astrônomos podem reunir imagens suficientemente detalhadas da região em questão, antes da explosão, para identificar a origem.

Em 2011, no entanto, a fama da galáxia do Redemoinho foi conveniente mais uma vez. “Poucos dias após a descoberta da supernova fomos ao arquivo de dados do Telescópio Espacial Hubble (HST, na sigla em inglês) e descobrimos que um dos ex-diretores do HST havia composto um lindo mosaico da M51, uma imagem gloriosa e multicolorida”, conta Van Dyk. As imagens do Hubble revelaram que, em 2005, no exato local onde a supernova apareceu sem aviso prévio em 2011, existia uma estrela supergigante amarela.

No entanto, muitos pesquisadores consideraram que o perfil da explosão não se encaixava no que seria de se esperar do colapso de uma supergigante. Em vez disso, seus dados para a 2011dh apontavam para a explosão de uma estrela mais “encolhida”, talvez uma companheira binária da supergigante amarela que havia sido reduzida a quase somente o seu núcleo pela força gravitacional de sua vizinha. De início acreditamos que a progenitora era essencialmente essa estrela muito reduzida, muito azul, e por essa razão invisível” nas imagens de Hubble, explica Van Dyk.  A estrela amarela estava escondendo a estrela mais azul que de fato explodiu. Essa era a nossa conjectura”.

Uma equipe concorrente, porém, havia chegado a outra conclusão. Uma análise inicial feita por Justyn Maund, atualmente na Queen’s University de Belfast, na Irlanda do Norte, e colaboradores concluiram que a estrela gigante avistada pelo Hubble no local da explosão tinha, de fato, sido a progenitora. “Eles afirmaram que era a estrela amarela que explodiu”, diz Van Dyk. “Eles tinham outros dados mais consistentes com uma progenitora mais ‘extensa’. E foi isso”.

Em março deste ano, quase dois anos depois que a supernova apareceu originalmente na galáxia do Redemoinho, Van Dyk e seus colegas requisitaram o Hubble mais uma vez para dar outra olhada. Para sua surpresa, a estrela supergigante amarela, que eles presumiam ser uma mera “espectadora” da explosão, tinha desaparecido. Outra equipe, que utilizou telescópios em terra, viu a mesma coisa. “Nós só queríamos ver como era a evolução da supernova”, diz Van Dyk. “Esperávamos, sem sombra de dúvida, que a supergigante amarela ainda estivesse lá nas imagens deste ano”.

No fim das contas, o desaparecimento da supergigante implicou a estrela como a fonte da supernova. Van Dyk e seus colegas publicaram suas constatações, que validaram as conclusões de seus concorrentes, na edição de 1 de agosto da revista The Astrophysical Journal Letters. “Na realidade, a outra equipe estava certa e nós lamentamos nesse sentido”, diz Van Dyk.

Mas a saga da supernova 2011dh não terminará aí.

À medida que sua brilhante mancha remanescente continuar a desvanecer, a galáxia do Redemoinho retomará a sua aparência anterior a 2011, menos uma estrela supergigante. Mais no final do ano, em meados de novembro, o brilho da supernova terá desvanecido tanto que a parceira sobrevivente da supergigante amarela deverá se tornar visível — se é que a estrela, de fato, estava “presa” em um sistema binário como tem sido afirmado para explicar o raro evento tipo IIb. “Na realidade, você deve poder ver a estrela companheira no sistema binário”, observa Van Dyk, revelando que várias equipes já solicitaram tempo de estudo do telescópio Hubble para acompanhar a evolução da supernova 2011dh. “Se eles conseguirem ver a companheira binária, isso conferirá muita credibilidade ao caminho binário para esse tipo de supernova”, acrescenta. “E isso realmente seria muito importante”.
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