Hubble da NASA descobre detalhes escaldantes sobre a jovem estrela FU Orionis

Em 1936, astrônomos viram um evento intrigante na constelação de Órion: a jovem estrela FU Orionis (FU Ori) se tornou cem vezes mais brilhante em questão de meses. Em seu pico, FU Ori era intrinsecamente 100 vezes mais brilhante que o nosso Sol. Ao contrário de uma estrela em explosão, porém, sua luminosidade declinou apenas languidamente desde então. 

Este é o conceito de um artista sobre os estágios iniciais da explosão da jovem estrela FU Orionis (FU Ori) , cercada por um disco de material.Uma equipe de astrônomos utilizou os recursos ultravioleta do telescópio Hubble Space Telescope para aprender mais sobre a interação entre a superfície estelar de FU Ori e o disco de acreção que tem bombeado gás para a estrela em crescimento por quase 90 anos.Eles descobriram que o disco interno, que toca a estrela, é muito mais quente do que o esperado – 16.000 kelvins – quase três vezes a temperatura da superfície do nosso Sol. Essa temperatura escaldante é quase duas vezes mais quente do que se acreditava anteriormente.

Agora, uma equipe de astrônomos utilizou as capacidades ultravioleta do Telescópio Espacial Hubble da NASA para aprender mais sobre a interação entre a superfície estelar de FU Ori e o disco de acreção que vem despejando gás na estrela em crescimento por quase 90 anos. Eles descobriram que o disco interno que toca a estrela é extraordinariamente quente — o que desafia a sabedoria convencional.

As observações foram feitas com os  instrumentos COS (Cosmic Origins Spectrograph)  e  STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do telescópio  . Os dados incluem os primeiros espectros ultravioleta distante e novos espectros ultravioleta próximos de FU Ori.

"Esperávamos validar a parte mais quente do modelo do disco de acreção, para determinar sua temperatura máxima, medindo mais perto da borda interna do disco de acreção do que nunca", disse Lynne Hillenbrand do Caltech em Pasadena, Califórnia, e coautora do artigo. "Acho que havia alguma esperança de que veríamos algo extra, como a interface entre a estrela e seu disco, mas certamente não esperávamos. O fato de termos visto muito mais — era muito mais brilhante no ultravioleta do que previmos — foi a grande surpresa."

Uma melhor compreensão da acreção estelar

Originalmente considerada um caso único entre estrelas, FU Ori exemplifica uma classe de estrelas jovens e eruptivas que passam por mudanças drásticas no brilho. Esses objetos são um subconjunto de estrelas T Tauri clássicas, que são estrelas recém-formadas que estão se formando por acreção de material de seu disco e da nebulosa circundante. Em estrelas T Tauri clássicas, o disco não toca a estrela diretamente porque é restringido pela pressão externa do campo magnético da estrela.

Os discos de acreção ao redor dos objetos FU Ori, no entanto, são suscetíveis a instabilidades devido à sua enorme massa em relação à estrela central, interações com um companheiro binário ou material em queda. Tal instabilidade significa que a taxa de acreção de massa pode mudar drasticamente. O ritmo aumentado interrompe o delicado equilíbrio entre o campo magnético estelar e a borda interna do disco, levando o material a se aproximar e, eventualmente, tocar a superfície da estrela.

A taxa de queda aumentada e a proximidade do disco de acreção à estrela tornam os objetos FU Ori muito mais brilhantes do que uma estrela T Tauri típica. De fato, durante uma explosão, a própria estrela é ofuscada pelo disco. Além disso, o material do disco está orbitando rapidamente à medida que se aproxima da estrela, muito mais rápido do que a taxa de rotação da superfície estelar. Isso significa que deve haver uma região onde o disco impacta a estrela e o material desacelera e esquenta significativamente.

"Os dados do Hubble indicam uma região de impacto muito mais quente do que os modelos previram anteriormente", disse Adolfo Carvalho, do Caltech e principal autor do estudo. "Em FU Ori, a temperatura é de 16.000 kelvins [quase três vezes a temperatura da superfície do nosso Sol]. Essa temperatura escaldante é quase o dobro da quantidade que os modelos anteriores calcularam. Ela nos desafia e nos encoraja a pensar em como tal salto na temperatura pode ser explicado."

Para abordar a diferença significativa de temperatura entre modelos anteriores e as observações recentes do Hubble, a equipe oferece uma interpretação revisada da geometria dentro da região interna de FU Ori: o material do disco de acreção se aproxima da estrela e, quando atinge a superfície estelar, um choque quente é produzido, o que emite muita luz ultravioleta.

Sobrevivência do Planeta em Torno de FU Ori

Entender os mecanismos do rápido processo de acreção de FU Ori se relaciona mais amplamente com ideias de formação e sobrevivência de planetas.

"Nosso modelo revisado com base nos dados do Hubble não é estritamente uma má notícia para a evolução do planeta, é uma espécie de saco misto", explicou Carvalho. "Se o planeta estiver longe no disco enquanto está se formando, as explosões de um objeto FU Ori devem influenciar que tipo de produtos químicos o planeta herdará.

Mas se um planeta em formação estiver muito perto da estrela, então é uma história um pouco diferente. Dentro de algumas explosões, quaisquer planetas que estejam se formando muito perto da estrela podem se mover rapidamente para dentro e eventualmente se fundir com ela. Você pode perder, ou pelo menos fritar completamente, planetas rochosos se formando perto de tal estrela."

Trabalho adicional com as observações UV do Hubble está em andamento. A equipe está analisando cuidadosamente as várias linhas de emissão espectral de múltiplos elementos presentes no espectro COS. Isso deve fornecer mais pistas sobre o ambiente de FU Ori, como a cinemática do gás que entra e sai dentro da região interna.

"Muitas dessas estrelas jovens são espectroscopicamente muito ricas em comprimentos de onda ultravioleta distantes", refletiu Hillenbrand. "Uma combinação do Hubble, seu tamanho e cobertura de comprimento de onda, bem como as circunstâncias afortunadas de FU Ori, nos permitem ver mais profundamente no motor desse fascinante tipo de estrela do que nunca."

Fonte: science.nasa.gov