As estrelas determinam as suas próprias massas

 Simulação de uma região de formação estelar, onde estrelas massivas destroem a sua nuvem natal.Crédito: STARFORGE 

No ano passado, uma equipe de astrofísicos lançou o STARFORGE, um projeto que produz as simulações 3D mais realistas e de maior resolução de formação estelar até à data. Agora, os cientistas utilizaram estas simulações altamente detalhadas para descobrir o que determina as massas das estrelas, um mistério que tem cativado os astrofísicos durante décadas. 

Num novo estudo, a equipa descobriu que a formação estelar é um processo autorregulador. Por outras palavras, as próprias estrelas estabelecem as suas próprias massas. Isto ajuda a explicar porque é que as estrelas formadas em ambientes díspares ainda têm massas semelhantes. A nova descoberta pode permitir aos investigadores compreender melhor a formação das estrelas dentro da nossa própria Via Láctea e noutras galáxias. 

O estudo foi publicado a semana passada na revista Monthly Notice of the Royal Astronomical Society. A colaboração inclui especialistas da Universidade Northwestern, da Universidade do Texas em Austin, dos Observatórios Carnegie, da Universidade de Harvard e do Instituto de Tecnologia da Califórnia. O autor principal do novo estudo é Dávid Guszejnov, pós-doutorado na Universidade do Texas em Austin. 

"Compreender a função de massa inicial estelar é um problema tão importante porque tem um impacto astrofísico transversal - desde planetas próximos a galáxias distantes", disse Claude-André Faucher-Giguère, da Universidade Northwestern, coautor do estudo. "Isto porque as estrelas têm um 'ADN' relativamente simples. Se soubermos a massa de uma estrela, então sabemos a maioria das coisas sobre a estrela: quanta luz emite, quanto tempo viverá e o que lhe irá acontecer quando morrer. A distribuição das massas estelares é, portanto, crítica para saber se os planetas que orbitam as estrelas podem potencialmente sustentar vida, bem como o aspeto das galáxias distantes". 

Faucher-Giguère é professor associado de física e astronomia na Faculdade de Artes e Ciências da Northwestern e membro do CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics). O espaço está repleto de nuvens gigantes, constituídas por gás frio e poeira. Lentamente, a gravidade atrai e junta estes gases e poeiras, formando aglomerados densos. Os materiais destes aglomerados caem para o interior, colidindo e provocando calor para criar uma estrela recém-nascida. 

Em redor de cada uma destas "protoestrelas" está um disco giratório de gás e poeira. Todos os planetas no nosso Sistema Solar foram, outrora, aglomerados num tal disco em torno do nosso Sol recém-nascido. A determinação de quais os planetas que podem - ou não - hospedar vida depende da massa das estrelas e de como estas se formaram. Portanto, a compreensão da formação estelar é crucial para determinar onde a vida se pode formar no Universo. 

"As estrelas são os átomos da galáxia", disse Stella Offner, professora associada de astronomia na Universidade do Texas em Austin. "A sua distribuição de massa dita se os planetas irão nascer e se a vida poderá desenvolver-se". 

Cada subcampo da astronomia depende da distribuição de massa das estrelas - ou da função de massa inicial (FMI) - o que se tem revelado um desafio para os cientistas modelarem corretamente. As estrelas muito maiores do que o nosso Sol são raras, constituindo apenas 1% das estrelas recém-nascidas. E, por cada uma destas estrelas, existem até 10 estrelas semelhantes ao Sol e 30 estrelas anãs. As observações constataram que não importa onde olhemos na Via Láctea, estas proporções (ou seja, a FMI) são as mesmas, tanto para enxames estelares recém-formados como para aqueles que têm milhares de milhões de anos. 

Este é o mistério da FMI. Cada população de estrelas na nossa Galáxia, e em todas as galáxias anãs que nos rodeiam, tem este mesmo equilíbrio - embora as suas estrelas tenham nascido sob condições extremamente diferentes ao longo de milhares de milhões de anos. Em teoria, a FMI deveria variar dramaticamente, mas é praticamente universal, o que tem intrigado os astrónomos durante décadas. 

"Há muito tempo que nos perguntamos porquê", disse Guszejnov. "A fim de resolver este mistério, as nossas simulações seguiram as estrelas desde o nascimento até ao ponto final natural da sua formação". 

Contudo, as novas simulações mostraram que o feedback estelar, num esforço para se opor à gravidade, empurra as massas estelares para a mesma distribuição de massa. Estas simulações são as primeiras a seguir a formação de estrelas individuais numa nuvem gigante em colapso, ao mesmo tempo que capturam a forma como estas estrelas recém-formadas interagem com o seu ambiente, emitindo luz e libertando massa através de jatos e ventos - um fenómeno referido como "feedback estelar". 

O projeto STARFORGE é uma iniciativa multi-institucional, coliderada por Guszejnov e Michael Grudić dos Observatórios Carnegie. As simulações STARFORGE são as primeiras a modelar simultaneamente a formação estelar, a evolução e a dinâmica, ao mesmo tempo que contabilizam o feedback estelar, incluindo jatos, radiação, vento e atividade de supernovas próximas. Enquanto outras simulações incorporaram tipos individuais de feedback estelar, o STARFORGE junta-os todos para simular a forma como estes vários processos interagem para afetar a formação estelar.

Fonte: Astronommia OnLine