Algumas estrelas encontraram a fonte da juventude

ESA/Hubble Information Centre

Vampirismo e colisões rejuvenescem estrelas

Esta ilustração mostra as duas maneiras pelas quais as extraviadas azuis – ou estrelas “rejuvenescidas” – se formam em aglomerados globulares  Acima, o processo de colisão; abaixo, o processo de “vampirismo”.

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As estrelas em aglomerados globulares¹ são em geral extremamente velhas, com idades de até 12 a 13 bilhões de anos. No entanto, uma pequena parte delas parece ser significativamente mais jovem do que a média da população e, já que elas parecem ter sido deixadas para trás pelas estrelas que seguiram o curso normal de evolução, foram batizadas de extraviadas azuis (blue stragglers ²). As extraviadas azuis parecem regredir da “idade avançada” para uma nova e brilhante “juventude”, ganhando uma extensão da vida nesse processo. Uma equipe de astrônomos usou o Hubble para estudar as extraviadas azuis existentes em Messier 30, que se formou a 13 bilhões de anos e foi descoberto em 1764 por Charles Messier.
Localizado a cerca de 28 000 anos luz da Terra, este aglomerado globular — um enxame de várias centenas de milhares de estrelas — cobre um espaço de 90 anos luz.

Essa imagem de campo largo do céu no entorno do aglomerado globular Messier 30 foi criada a partir de fotografias da Digitized Sky Survey 2.

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Embora as extraviadas azuis sejam conhecidas desde o início da década de 1950, o processo de sua formação ainda é um mistério não resolvido pela astrofísica. “É a mesma coisa que ver algumas crianças nas fotografias de um asilo de idosos. É natural que nos perguntemos o que elas estão fazendo lá”, diz Francesco Ferraro da Universidade de Bolonha, Itália, autor principal de um estudo que será publicado esta semana na Nature ³. Os pesquisadores vem estudando essas estrelas por muito anos e sabiam que as extraviadas azuis eram, na verdade, velhas. Pensava-se que elas tivessem surgido em um sistema binário próximo 4. Em um par como esse, a estrela de menor massa atua como um “vampiro”, chupando o hidrogênio fresco de sua companheira de maior massa. A nova fonte de combustível permite que a estrela menor se aqueça, tornando-se mais azul e mais quente — se comportando como uma estrela em fase inicial de evolução.

O novo estudo mostra que, ao contrário, algumas dessas extraviadas azuis foram rejuvenescidas por uma espécie de “plástica”, uma cortesia das colisões cósmicas. Esses encontros entre estrelas são quase que colisões de frente nas quais as estrelas realmente se fundem, misturando seu combustível nuclear e realimentando o fogo da fusão nuclear. Estrelas fundidas e sistemas binários podem ambos ter o dobro da massa típica de estrelas individuais no aglomerado.

“Nossas observações demonstram que as extraviadas azuis formadas por colisões tem propriedades ligeiramente diferentes daquelas formadas por vampirismo. Isso é um indício direto de que ambos os processos de formação são válidos e que ambos ocorrem simultaneamente nesse aglomerado”, declara o membro da equipe Giacomo Beccari da ESA.

Usando dados da atualmente aposentada Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) a bordo do Hubble, os astrônomos descobriram que essas estrelas “extraviadas” ficam muito mais concentradas na direção do centro do aglomerado do que as estrelas comuns.
“Isso indica que as extraviadas azuis tem maior massa do que a média das estrelas neste aglomerado”, diz Ferraro. “Estrelas com massas maiores tendem a afundarem para o meio do aglomerado, do jeito que uma bola de bilhar afundaria em um balde de mel”.

As regiões centrais dos aglomerados globulares de alta densidade são regiões apinhadas onde as interações entre as estrelas são praticamente inevitáveis. Os pesquisadores conjeturam que, há um ou dois bilhões de anos atrás,
Messier 30 passou por um  grande “colapso do núcleo” que começou a jogar estrelas na direção do centro do algomerado, levando a um rápido aumento da densidade de estrelas. Esse evento aumento significativamente o número de colisões entre estrelas e favoreceu a formação de uma das famílias de extraviadas azuis. Por outro lado, o aumento do aperto de espaço estelar, devido ao colapso do núcleo, também perturbou os sistemas binários, encorajando o fenômeno do vampirismo e, assim, formando a outra família de extraviadas azuis. “Quase dez por cento dos aglomerados globulares da galáxia passaram por colapso do núcleo, mas esta é a primeira vez que vemos o efeito do colapso do núcleo impresso em uma população de estrelas, diz Barbara Lanzoni, da Universidade de Bolonha.

Essa imagem brilhante de Messier 30 (M 30)  foi tirada pela Advanced
Camera for Surveys (ACS) do Hubble. 

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“As duas diferentes  populações de extraviadas azuis descobertas em Messier 30 são as relíquias do colapso do núcleo que ocorreu a dois bilhões de anos atrás. Em um contexto mais amplo, nossa descoberta é a prova direta do impacto da dinâmica dos aglomerados estelares na evolução das estrelas.Agora, temos que verificar se outros aglomerados globulares apresentam esses dois tipos de população de extraviadas azuis”, conclui Ferraro.

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Notas:

[1] Aglomerados globulares são densas aglomerações de várias centenas de milhares de estrelas. Presentes entere os primeiros habitantes de nossa Via Láctea, eles se formaram no vasto halo de nossa galáxia antes que este assumisse a forma achatada de uma espiral. A criação de estrelas nos aglomerados globulares cessou quase que inteiramente há 13 bilhões de anos, de forma que os astrônomos so poderiam esperar encontrar estrelas velhas neles e os astrônomos usam os aglomerados globulares como referência para estimar a idade do universo.

[2] Em 1953, o astrônomo Allan Sandage descobriu uma intrigante nova população de estrelas que parecia quebrar as regras da evolução das estrelas nos aglomerados globulares. Sandage
detectou estrelas jovens quentes e azuis no aglomerado globular Messier 3 e, subsequentemente, em outros aglomerados globulares. Ele as batizou de extraviadas azuia porque parecia que elas tinham sido deixadas para trás pelas demais estrelas azuis no aglomerado que, fazia tempo, tinham evoluido para o estágio de gigante vermelha.

[3] Esta pesquisa foi apresentada no artigo que será publicado na edição de 24 de dezembro de 2009 da Nature, “Two distinct sequences of blue straggler stars in the globular cluster M30”, por F. R. Ferraro et al.

[4] Em1964 os astrônomos Fred Hoyle e W.H. McCrea sugeriram, de forma independente, que as extraviadas azuis eram o resultado da mútua captura entre duas estrelas que passavam a formar um binário próximo.

Crédito das Imagens: NASA, ESA e Francesco Ferraro (Universidade de Bolonha)


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