Infância das estrelas molda evolução estelar

 Nebulosa de Tarântula: Nesta famosa região formadora de estrelas em nossa galáxia vizinha, a Grande Nuvem de Magalhães, muitas estrelas jovens ainda estão em suas nuvens moleculares. Crédito: Telescópio Espacial James Webb

Em modelos clássicos de evolução estelar, até agora pouca importância foi ligada à evolução precoce das estrelas. Thomas Steindl, do Departamento de Física de Astro e Partículas da Universidade de Innsbruck, mostra pela primeira vez que a biografia das estrelas é de fato moldada por sua fase inicial. O estudo foi publicado na Nature Communications.

De bebês a adolescentes, estrelas em seus "anos jovens" são um grande desafio para a ciência. O processo de formação de estrelas é particularmente complexo e difícil de mapear em modelos teóricos. Uma das poucas maneiras de aprender mais sobre a formação, estrutura ou idade das estrelas é observar suas oscilações. "Comparável à exploração do interior da Terra com a ajuda da sismologia, também podemos fazer declarações sobre sua estrutura interna e, portanto, também sobre a idade das estrelas com base em suas oscilações", diz Konstanze Zwintz.

O astrônomo é considerado um pioneiro no campo jovem da asteroseismologia e lidera o grupo de pesquisa Stellar Evolution and Asteroseismology no Institute for Astro-and Particle Physics da Universidade de Innsbruck. O estudo das oscilações estelares evoluiu significativamente nos últimos anos porque as possibilidades de observação precisa através de telescópios no espaço como TESS, Kepler e James Webb melhoraram em muitos níveis. Esses avanços estão agora também lançando uma nova luz sobre teorias de décadas de evolução estelar.

A jovem estrela no centro está em uma nuvem molecular e é envolta por um disco. Nos primeiros estágios de sua vida, a estrela atrai inúmeros materiais, por exemplo, através de campos magnéticos, que são constantemente remixados na turbulência. O interior da jovem estrela é permeado por pulsações. Crédito: Mirjana Keser

Um novo modelo para zero hora de estrelas adultas

As estrelas são chamadas de "crianças", desde que ainda não estejam queimando hidrogênio para hélio em seus núcleos. Nesta fase, eles estão na sequência pré-principal; após a ignição, eles se tornam adultos e passam para a sequência principal.

"A pesquisa sobre estrelas até agora se concentrou principalmente em estrelas adultas — como o nosso sol", diz Thomas Steindl, membro do grupo de pesquisa de Konstanze Zwintz e principal autor do estudo. "Mesmo que soe contra-intuitivo à primeira vista, até agora pouca atenção tem sido dada à evolução da sequência pré-principal, pois a fase é muito turbulenta e difícil de modelar. São apenas os avanços tecnológicos dos últimos anos que nos permitem olhar mais de perto a infância das estrelas — e, portanto, naquele momento em que a estrela começa a fundir hidrogênio em hélio."

Em seu estudo atual, os dois pesquisadores de Innsbruck agora apresentam um modelo que pode ser usado para retratar realisticamente as fases mais antigas da vida de uma estrela muito antes de se tornarem adultos. O modelo é baseado no programa de evolução estelar de código aberto MESA (Módulos para Experimentos em Astrofísica Estelar). Inspirado em uma palestra dada pelo astrônomo Eduard Vorobyov, da Universidade de Viena, em uma reunião de 2019, Thomas Steindl passou meses refinando o método de uso desse código de evolução estelar para recriar a fase caótica da formação de estrelas primitivas e, em seguida, prever suas oscilações específicas.

"Nossos dados mostram que as estrelas na sequência pré-principal tomam um curso muito caótico em sua evolução. Apesar de sua complexidade, agora podemos usá-lo em nosso novo modelo teórico." Steindl disse. Assim, o astrônomo mostra que a forma como a estrela é formada tem um impacto no comportamento de oscilação mesmo após a ignição da fusão nuclear na sequência principal: "A infância tem uma influência sobre as pulsações posteriores da estrela: Isso soa muito simples, mas estava fortemente em dúvida. 

A teoria clássica pressupõe que o tempo antes da ignição é simplesmente irrelevante. Isso não é verdade: comparável a um instrumento musical, mesmo diferenças sutis na composição levam a mudanças significativas no tom. Assim, nossos modelos modernos descrevem melhor as oscilações em estrelas reais."

Konstanze Zwintz diz: "Eu já estava convencido há cerca de 20 anos, quando vi pela primeira vez a oscilação de uma jovem estrela na minha frente na tela, que um dia eu seria capaz de provar o significado da evolução estelar precoce na estrela 'adulta'. Graças ao grande trabalho de Thomas Steindl, agora conseguimos: Definitivamente um momento eureka para nosso grupo de pesquisa e outro marco para uma melhor compreensão dos passos de crescimento das estrelas."

Fonte: phys.org