Desvendando o grande mistério das jovens estrelas de Órion

A NSF VLBA rastreia movimentos orbitais para pesar estrelas em um berçário estelar icônico. 

Representação artística de duas jovens estrelas a orbitarem-se uma à outra no interior do empoeirado complexo de formação estelar de Oríon. Como as nuvens de gás e poeira ocultam estes sistemas nos comprimentos de onda do visível e do infravermelho, os astrónomos utilizaram o VLBA (Very Long Baseline Array ) para os observar no rádio e medir diretamente o seu movimento orbital e as suas massas. Crédito: NSF/AUI/NRAO da NSF/M.Weiss

A massa de uma estrela determina toda a sua história de vida, desde o seu brilho até a sua morte. Para estrelas jovens envoltas em poeira, obter uma massa precisa tem sido um desafio constante... mas novas medições de rádio estão começando a mudar isso. Astrônomos estão ajudando a desvendar o mistério da massa de estrelas jovens no complexo de formação estelar de Órion, medindo suas massas com uma precisão sem precedentes. 

Estrelas leves, semelhantes ao Sol, queimam continuamente por 10 bilhões de anos, enquanto as massivas brilham brevemente antes de explodirem como supernovas em meros milhões de anos. A massa também determina quais elementos pesados ​​elas produzem, como carbono, oxigênio e ferro, que formam os blocos de construção dos planetas e da vida. Além disso, influencia os tipos de planetas que podem se formar ao seu redor.

Utilizando o Very Long Baseline Array (VLBA) da Fundação Nacional de Ciência dos EUA (NSF), uma rede de radiotelescópios espalhados pelos Estados Unidos que funcionam em conjunto como um único instrumento gigante, a equipe rastreou os movimentos orbitais de uma amostra de jovens sistemas estelares binários em Orion.

Estrelas binárias são pares que orbitam um centro de massa compartilhado, como parceiros de dança girando um ao redor do outro. Ao observar essas “danças” com extraordinária precisão em comprimentos de onda de rádio, os pesquisadores conseguiram calcular as massas reais das estrelas sem depender de modelos teóricos.

Como explica o pesquisador principal, Dr. Sergio Abraham Dzib Quijano, do Instituto Max Planck de Radioastronomia: “A massa estelar é a propriedade mais fundamental de uma estrela, mas é notoriamente difícil de medir em sistemas jovens e localizados no interior da galáxia.”

Estrelas jovens em Orion estão envoltas em densas nuvens de gás e poeira, bloqueando a luz visível e até mesmo a luz infravermelha de alcançar a maioria dos telescópios. O VLBA da NSF supera esse problema observando em comprimentos de onda de rádio (5 GHz), onde a poeira é transparente e a resolução extrema do conjunto (sub-miliarcosegundo) resolve sistemas binários compactos que se confundem em outros comprimentos de onda.

O VLBA da NSF também consegue detectar movimentos no céu menores que a espessura de um fio de cabelo humano, vistos a milhares de quilômetros de distância, demonstrando a notável conquista técnica por trás dessas medições de massa. Na prática, isso significa medir minúsculas variações na posição aparente de uma estrela no céu ao longo de meses e anos, usando observações repetidas para traçar sua trajetória. Cada radiotelescópio do VLBA da NSF registra as ondas de rádio recebidas com uma precisão temporal excepcional.

Combinando os sinais de antenas espalhadas pelo país, do Havaí às Ilhas Virgens, os astrônomos conseguem determinar a posição de uma estrela com precisão de miliarcosegundos, muito superior à possível com um único radiotelescópio. Comparando como essa posição muda de época para época, eles podem observar o sutil movimento orbital causado pela gravidade de uma estrela companheira e usar esse movimento para inferir a massa de cada estrela do sistema.

Nos sistemas em que as massas medidas puderam ser comparadas com modelos padrão de evolução de estrelas jovens, os resultados foram mistos: alguns foram bem reproduzidos, enquanto pelo menos um apresentou uma clara discrepância, sugerindo que os modelos ainda podem precisar de refinamento. As observações também revelaram companheiros próximos anteriormente ocultos e evidências de que forte atividade magnética pode persistir em estrelas jovens relativamente massivas.

Estrelas jovens em Órion são os blocos de construção de futuros sistemas planetários, muito parecidos com o nosso Sistema Solar. "Essas medições precisas de massa transformam Órion em um laboratório de precisão para testar como estrelas jovens se formam e evoluem", diz a Dra. Jazmin Ordonez-Toro, pesquisadora de pós-doutorado do programa Orquídeas no Observatório Astronômico da Universidade de Nariño, que co-liderou o estudo. "Essas medições expandem enormemente nossa compreensão de como vizinhanças estelares como a nossa são construídas."

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