Astrônomos revelam enorme sistema estelar binário na Via Láctea

O sistema estelar binário NGC 3603-A1 é um dos binários mais massivos já descobertos na Via Láctea.

A região ao redor de NGC 3603 é cercada por gás hidrogênio ionizado, mostrado em vermelho. A estrela A1 está localizada no aglomerado central de estrelas. Crédito: Esta imagem foi tirada por N. Morrell e K. Farrell usando o telescópio Las Campanas de 1 metro e processada por P. Massey. 

Uma equipe de astrônomos liderada pelo Dr. Phil Massey, do Observatório Lowell, realizou a observação mais precisa até o momento de um dos pares de estrelas mais pesados ​​da nossa galáxia, conhecido como NGC 3603-A1. Utilizando dados de arquivo inéditos do Telescópio Espacial Hubble (HST) e novas observações precisamente cronometradas, a equipe mediu as propriedades deste sistema extraordinário em um nível nunca antes alcançado. O estudo será publicado em breve no The Astrophysical Journal.

NGC 3603-A1 está localizada em um deslumbrante aglomerado estelar conhecido como NGC 3603, a cerca de 25.000 anos-luz da Terra. Esta região é uma das áreas de formação estelar mais ativas da nossa galáxia e abriga dezenas de estrelas extremamente quentes e brilhantes.

As duas estrelas gigantes que compõem o sistema NGC 3603-A1 orbitam uma à outra uma vez a cada 3,8 dias. Isso significa que, no tempo que a Terra leva para orbitar o Sol uma vez, as duas estrelas gigantes que compõem o sistema NGC 3603-A1 terão orbitado uma à outra quase cem vezes. Uma estrela tem cerca de 93 vezes a massa do nosso Sol e a outra tem cerca de 70 vezes mais massa.

Essas estrelas são tão brilhantes e poderosas que liberam ventos e radiação intensos, fazendo com que pareçam um tipo especial de estrela chamada estrela Wolf-Rayet. Uma estrela Wolf-Rayet é uma estrela extremamente quente e massiva que se aproxima do fim de sua vida, lançando ventos poderosos que removem suas camadas externas e a fazem brilhar com intensidade incomum. Ao contrário das verdadeiras estrelas Wolf-Rayet, no entanto, as estrelas em NGC 3603-A1 ainda são jovens.

“Esta é uma descoberta rara e emocionante”, disse Massey. “Estas estrelas estão entre as mais pesadas que já medimos diretamente em nossa Galáxia Láctea e nos ajudam a entender como estrelas massivas vivem, evoluem e eventualmente morrem.”

Embora os astrônomos já suspeitassem há muito tempo que NGC3603-A1 fosse um sistema estelar binário muito massivo, esta é a primeira vez que esses pesos pesados ​​foram medidos diretamente. Sarah Bodansky, então estudante de graduação no Carleton College, trabalhou remotamente no Observatório Lowell durante o "verão pandêmico" de 2020 e identificou o principal caminho a seguir a partir dos dados mais antigos do Hubble.

“Para as estrelas mais massivas, os astrônomos geralmente precisam confiar em modelos que não são muito bem restritos para “pesar” a estrela”, disse Bodansky, “mas este estudo se concentrou em um tipo especial de sistema binário onde podemos obter uma medição mais fundamental de sua massa”.

“O trabalho de Sarah possibilitou o avanço deste projeto”, disse Massey. “Ela notou algo que ninguém havia percebido: algumas das características espectrais duplicavam quando as estrelas tinham seus maiores movimentos de aproximação e afastamento. Sem essa descoberta, o projeto teria fracassado.”

A descoberta foi possível graças à análise cuidadosa de dados novos e antigos do HST. Ao estudar como as estrelas orbitam umas às outras e como sua luz muda ao longo do tempo, a equipe conseguiu descobrir seus tamanhos, temperaturas e como elas interagem entre si.

Curiosamente, a estrela menor do par parece ter sugado massa de sua companheira maior, girando mais rápido como resultado. Esse tipo de interação é importante para entender como as estrelas mudam ao longo do tempo e como elas podem eventualmente explodir ou colapsar em buracos negros.

Estrelas massivas como essas também são peças-chave no drama cósmico das ondas gravitacionais, as ondulações no espaço-tempo detectadas pela primeira vez em 2015. Estrelas binárias massivas como essa podem se tornar buracos negros binários, que podem então se fundir, criando essas ondas que os cientistas agora usam para explorar o universo de maneiras totalmente novas.

Esta descoberta acrescenta uma peça vital ao quebra-cabeça de como as estrelas moldam o universo, e tudo começou com uma observação mais atenta de uma estrela "difusa" em uma das vizinhanças mais deslumbrantes da galáxia. Como as estrelas ali estão tão compactadas, somente o Telescópio Espacial Hubble conseguiu desvendar a visão.

Observatório Lowell