A Vida e os Tempos das Estrelas Imortais

Esta imagem, que combina dados de raios-X e infravermelhos de telescópios da NASA com observações ópticas de um astrônomo amador, mostra Centaurus A, a quinta galáxia mais brilhante no céu noturno. É uma das muitas galáxias que hospedam um núcleo galáctico ativo. [ Crédito: Raio-X: NASA/CXC/SAO; Óptica: Rolf Olsen; Infravermelho: NASA/JPL-Caltech ]

As estrelas cantam a mesma música desde o início do universo: você nasce, funde hidrogênio em hélio, sai da sequência principal e, finalmente, é reciclado no cosmos. Sob as condições certas, porém, as estrelas podem se tornar imortais. Como isso é possível e o que isso significa para os arredores dessas estrelas?

Viva rápido, nunca morra

Ilustração artística dos arredores de um buraco negro supermassivo no coração de uma galáxia ativa. [ ESO/M. Kornmesser ]

Muitas galáxias hospedam um núcleo galáctico ativo – um disco luminoso de gás e poeira circulando um buraco negro supermassivo central. Por mais extremo que esse ambiente possa ser, as estrelas podem viver dentro desses discos, e os astrônomos sugerem que algumas dessas estrelas podem ser imortais.

À medida que essas estrelas transformam hidrogênio em hélio em seus núcleos, elas constantemente reabastecem suas reservas de hidrogênio do disco circundante. Como resultado, eles nunca ficam sem combustível, nunca saem da sequência principal e nunca morrem. Agora, uma equipe liderada por Adam Jermyn (Flatiron Institute) explorou como essas estrelas extremas podem afetar a evolução do disco que as cerca.

Bebendo da Fonte Estelar da Juventude

O disco em torno de um núcleo galáctico ativo (AGN) captura a maioria das estrelas dentro de r cap . As estrelas dentro de r max crescem e se tornam imortais, enquanto aquelas fora do disco ou além de r max acumulam pouco gás. Clique para ampliar. [Jermyn et ai. 2022]

Jermyn e colaboradores consideraram discos com vida útil curta (0,1 milhão de anos) e longa (10 milhões de anos), estimando que esses discos capturariam 1.000 e 20.000 estrelas, respectivamente, das regiões internas de suas galáxias. O disco de vida curta contém apenas massa suficiente para elevar 300 dessas estrelas à imortalidade, enquanto o disco de vida longa pode suportar todas as 20.000 estrelas.

Em ambos os discos, as estrelas imortais crescem até 300 massas solares e têm núcleos convectivos maciços. A agitação constante traz hidrogênio fresco para seus núcleos e transporta hélio para fora de suas superfícies. A partir daí, ventos estelares ferozes transportam o gás rico em hélio para o disco, aumentando a abundância de hélio perto do buraco negro. As consequências desse aprimoramento químico ainda não são claras – ele pode roubar as estrelas imortais de seus superpoderes, já que a sucção de material rico em hélio fará com que elas queimem seu hidrogênio mais rápido do que ele pode ser reabastecido – mas medindo a abundância de hélio em núcleos galácticos ativos pode fornecer uma maneira de testar o grau de enriquecimento químico.

Imortal não mais

Esta ilustração mostra que o gás em ventos estelares alimenta o disco nas regiões mais internas onde a velocidade de escape é alta e escapa do disco nas regiões externas, onde a velocidade de escape é baixa. Clique para ampliar. [Jermyn et ai. 2022]

As estrelas imortais ajudam ou atrapalham a sobrevivência do disco? Ambos os resultados são possíveis. Os ventos dessas estrelas provavelmente reabastecem as regiões internas do disco, mas também podem conduzir o material para escapar das regiões externas do disco. Além disso, os núcleos galácticos ativos não permanecem ativos para sempre – à medida que o disco começa a se dissipar, as estrelas perdem grande parte de sua massa, dando ao disco um último impulso antes que as estrelas voltem ao reino mortal e evoluam para buracos negros.

Os autores observam que suas estimativas ainda são incertas, mas está claro que estrelas imortais podem desempenhar um papel importante na evolução das regiões mais internas de uma galáxia. Trabalhos futuros podem explorar as consequências do gás enriquecido com hélio em espiral em torno de um buraco negro supermassivo ou avaliar os impactos das estrelas que se formam dentro do próprio disco. Claramente, estrelas imortais fornecem muito trabalho para modeladores e observadores - a imortalidade pode estar além do nosso alcance, mas pelo menos podemos viver indiretamente através dessas estrelas!

Fonte: aasnova.org