Testemunhado o nascimento de um sistema binário massivo

Imagem ALMA da região de formação estelar IRAS07299 e do sistema binário massivo no seu centro. A imagem de fundo mostra correntes densas de gás e poeira (verde) que parecem fluir para o centro. Os movimentos do gás, traçados pela molécula metanol, na nossa direção, estão a azul; os movimentos na direção oposta estão a vermelho. A inserção mostra uma ampliação do massivo binário em formação, com a protoestrela primária e mais brilhante movendo-se na nossa direção mostrada a azul e a protoestrela secundária, mais ténue, movendo-se para longe de nós, mostrada a vermelho. As linhas pontilhadas mostram um exemplo das órbitas da primária e secundária espiralando em torno do seu centro de massa (assinalado pela cruz).

Cientistas do Grupo RIKEN para Investigação Pioneira no Japão, da Universidade Chalmers de Tecnologia na Suécia, da Universidade da Virgínia nos EUA e colaboradores usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar uma nuvem molecular que está em colapso para formar duas protoestrelas massivas que acabarão por se tornar num sistema estelar binário. 

Embora se saiba que a maioria das estrelas massivas possuem companheiras estelares em órbita, não se tem a certeza de como isso acontece - por exemplo, se as estrelas nascem juntas num disco espiral comum no centro de uma nuvem em colapso, ou se se agrupam mais tarde graças a encontros aleatórios num enxame estelar lotado.

Tem sido difícil compreender a dinâmica da formação de binários porque as protoestrelas nestes sistemas ainda estão envolvidas numa nuvem espessa de gás e poeira que impede a maior parte da luz de escapar. Felizmente, é possível vê-las usando ondas de rádio, desde que possam ser visualizadas com resolução espacial suficientemente alta.

Animação composta por imagens obtidas pelo ALMA que mostram as correntes de gás, traçadas pela molécula metanol, com diferentes cores que indicam velocidades diferentes, em redor da massiva protoestrela binária. A imagem cinzenta de fundo mostra a distribuição geral, de todas as velocidades, da emissão da poeira presente nas densas correntes de gás.Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); RIKEN, Zhang et al.

Na investigação atual, publicada na revista Nature Astronomy, os cientistas liderados por Yichen Zhang do Grupo RIKEN para Investigação Pioneira e Jonathan C. Tan da Universidade Chalmers e da Universidade da Virgínia, usaram o ALMA para observar, em alta resolução espacial, uma região de formação estelar conhecida como IRAS07299-1651, localizada a 1,68 kiloparsecs, cerca de 5500 anos-luz.

As observações mostraram que já neste estágio inicial, a nuvem contém dois objetos, uma estrela central massiva e "primária" e outra estrela "secundária" em formação, também com massa elevada. Pela primeira vez, a equipa de investigação foi capaz de usar estas observações para deduzir a dinâmica do sistema. 

As observações mostraram que as duas estrelas em formação estão separadas por uma distância de aproximadamente 180 UA (1 UA, ou unidade astronómica, é a distância entre a Terra e o Sol). Portanto, estão bem distantes. Atualmente orbitam-se uma à outra com um período de no máximo de 600 anos e têm uma massa total de pelo menos 18 vezes a do Sol.

De acordo com Zhang, "esta é uma descoberta empolgante porque há muito que estamos perplexos com a questão de se as estrelas se transformam em binários durante o colapso inicial da nuvem de formação estelar ou se são criados durante os estágios posteriores. As nossas observações mostram claramente que a divisão em estrelas duplas ocorre no início, enquanto ainda estão na sua infância."

Outra descoberta do estudo foi que as estrelas binárias estão sendo estimuladas a partir de um disco comum alimentado pela nuvem em colapso e isto favorece um cenário no qual a estrela secundária do binário se formou como resultado da fragmentação do disco originalmente em redor da primária. Isto permite que a protoestrela secundária, inicialmente mais pequena, "roube" matéria da sua irmã e eventualmente emergem como "gémeas" bastante semelhantes.

Tan acrescenta: "Este é um resultado importante para entender o nascimento das estrelas massivas. Estas são importantes em todo o Universo pois produzem, no final das suas vidas, os elementos pesados que compõem a nossa Terra e que estão nos nossos corpos."

Zhang conclui: "O que é importante agora é observar outros exemplos para ver se esta é uma situação única ou algo que é comum no nascimento de todas as estrelas massivas."

Fonte: Astronomia OnLine