Esta é uma simulação de um disco circunstelar instável, feito por meio de cálculos hidrodinâmicos. A forma protoplanetária no disco é devida à fragmentação gravitacional. As três figuras menores mostram o agregado sendo gradualmente absorvido pela estrela.

Copyright: Eduard Vorobyov, Universität Wien

As estrelas nascem dentro de um disco giratório de gás e poeira interestelares que se contrai até a densidade estelar graças a sua própria gravidade. Porém, antes de fazer parte da estrela, a maior parte da nuvem recai em um disco circunstelar que se forma em torno do que será o núcleo da estrela, devido à conservação do momento angular. A maneira pela qual o material é transportado pelo disco até a estrela, fazendo com que esta aumente sua massa, se tornou recentemente um dos principais tópicos de pesquisa na astrofísica.

Verificou-se que as estrelas não acumulam massa de maneira constante, como se pensava anteriormente, mas sim em uma série de eventos violentos que se manifestam como um notável aumento no brilho da estrela. A jovem estrela FU Orionis na constelação de Órion é o exemplo perfeito, tendo mostrado um aumento em seu brilho de até 250 vezes, no período de apenas um ano, permanecendo nesse estágio de alta luminosidade pelos últimos cem anos.

Um dos mecanismos possíveis para explicar esses eventos de aumento de brilho, foi proposto há dez anos por Eduard Vorobyov, que agora trabalha no Departamento de Astrofísica da Univesidade de Vienna, em colaboração com Shantanu Basu da Universidade de Western Ontario, Canada.

De acordo com a teoria aventada  por eles, o aumento do brilho da estrela pode ser causado pela fragmentação decorrente de instabilidades gravitacionais nos massivos discos gasosos que circundam estrelas jovens, seguida pela migração de densos aglomerados gasosos para dentro da estrela. Tal como o ato de jogar toras de lenha em uma fogueira, esses espisódios liberam um excesso de energia que faz com que a jovem estrela aumente o brilho centenas e até milhares de vezes. A cada episódio, a estrela consome o equivalente a uma massa terrestre a cada dez dias. Após isso, pode levar outros milhares de anos até que ocorra um novo evento semelhante.

Eduard Vorobyov  descreve o processo de formação desses aglomerados de gás nos discos circunstelares, seguido de sua migração para dentro das estrelas, como “canibalismo em escala astronômica”. Esses aglomerados poderiam ter-se estabilizado em planetas gigantes, tais como Júpiter, entretanto foram devorados pela estrela mãe. Tal coisa evoca uma analogia interessante com a mitilogia grega, na qual Cronus, o líder da primeira geração de Titãs, devorava seus filhos recém nascidos (embora não tenha conseguido devorar Zeus que finalmente acabou por matar seu pai e assumir seu trono).

Com o advento de novos instrumentos de observação, tais como o Telescópio SUBARU, de 8,2 m, instalado no Mauna Kea, Hawaii, para observar as faixas de luz visível e infravermelho, tornou-se possível pela primeira vez testar as previsões dos modelos teóricos. Usando as observações de alta resolução da luz polarizada, uma equipe internacional de astrônomos, liderada por Hauyu Liu do European Space Observatory (Garching, Alemanha) verificou a presença de caracterísitcas chave associadas com o modelo de fragmentação do disco – arcos e braços de grande escala em torno de quatro estrelas jovens que passavam por súbitos aumentos na luminosidade, inclusive a estrela protótipo FU Orionis. Os resultados desse estudo foram aceitos para publicação em Science Advances – uma publicação revisada por pares e de acesso livre pertencente ao grupo Science.

“Isto é um passo importante para a compreensão de como as estrelas e os planetas se formam e evoluem”, afirma Vorobyov, “Se pudermos comprovar que a maior parte das estrelas passa por esses episódios de aumento do brilho causados por instabilidade gravitacional, poderia significar que nosso próprio Sol pode ter passado por vários episódios semelhantes, o que implica que os planetas gigantes do Sistema Solar são sortudos sobreviventes do passado tempestuoso do Sol”.

###

Publicação em Science Advances

Hauyu Baobab Liu, Michihiro Takami, Tomoyuki Kudo, Jun Hashimoto, Ruobing Dong, Eduard I. Vorobyov, Tae-Soo Pyo, Misato Fukagawa, Motohide Tamura, Thomas Henning, Michael M. Dunham, Jennifer Karr, Nobuhiko Kusakabe, Toru Tsuribe: “Circumstellar Disks of the Most Vigorously Accreting Young Stars”, publicado online em 5 de fevereiro de 2016.