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Na constelação de Ofiúco, distante cerca de 600 anos-luz da Terra, duas estrelas jovens de massa equivalente à do Sol alimentam-se de uma rede de filamentos de gás e poeira interestelar envolta por um disco maior na forma de uma espiral. De longe, essa figura lembra um pretzel, tipo de pão bastante popular nos países de origem germânica. A imagem desse sistema estelar foi possível graças a uma observação em alta resolução realizada por um grupo internacional de pesquisadores, entre eles os astrofísicos brasileiros Felipe de Oliveira Alves, que faz estágio de pós-doutorado no Centro de Estudos Astronômicos do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, em Munique, na Alemanha, e Gabriel Armando Franco, do Departamento de Física do Instituto de Ciências

Exatas da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Um artigo publicado em outubro na revista Science traz detalhes desse flagra cósmico.

 

Pesquisadores de outros grupos já haviam obtido um esboço das estruturas em torno das duas estrelas recém-nascidas a partir de informações fornecidas pelo radiotelescópio Submillimeter Array (SMA), no Havaí. Desta vez, no entanto, a equipe coordenada por Alves usou a rede de radiotelescópios do Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (Alma), em San Pedro de Atacama, no Chile, um dos maiores sítios de observação astronômica do mundo. As imagens obtidas pelo Alma são muito mais nítidas que as feitas pelo SMA e permitiram aos pesquisadores analisar os pormenores de toda a estrutura do sistema, batizado de [BHB2007] 11, inclusive sua intrincada rede de filamentos de gás e

poeira que parecem dançar em torno dos dois pontos brilhantes. “Essa é a primeira vez que astrofísicos conseguem obter uma imagem tão nítida de um sistema de protoestrelas binárias em seus estágios iniciais de formação”, destaca Franco. 

 

Com base nas observações, os pesquisadores calculam que as duas estrelas estão separadas uma da outra por uma distância 28 vezes maior do que a da Terra em relação ao Sol, que é de aproximadamente 149,6 milhões de quilômetros. Também estimam que elas tenham nascido há cerca de 200 mil anos, a partir do colapso de uma nuvem molecular, também conhecida como nebulosa escura. 

 

Essas regiões da Via Láctea apresentam grandes concentrações de gás e poeira interestelar. São tão densas que são capazes de obscurecer a luz das estrelas situadas atrás delas. As nebulosas são também extremamente frias, com temperaturas de até -250 graus Celsius, próximas ao zero absoluto. Essas condições favorecem a aglomeração de gases. Quando a densidade atinge um valor limite, essas nuvens colapsam sob a ação de sua própria força gravitacional e se despedaçam em fragmentos menores que dão origem

às protoestrelas. “É por isso que as nebulosas escuras passaram a ser conhecidas como berçários de estrelas entre astrônomos e astrofísicos”, conta Franco.

 

 

As duas protoestrelas estão situadas em um pequeno aglomerado estelar em uma

nebulosa escura chamada Barnard 59, na extremidade de uma nuvem de poeira

interestelar mais densa e maior chamada Nebulosa do Cachimbo — assim batizada por conta de seu formato. Cada estrela tem seu próprio disco circunstelar, ambos compostos de poeira e gás. “O tamanho de cada um desses discos é semelhante à distância do Sol em relação ao cinturão de asteroides, localizado entre as órbitas de Marte e Júpiter”, explica Alves, principal autor do estudo. “Ambos estão cercados por um disco maior, quase circular, de massa equivalente a 80 vezes à de Júpiter.” Na imagem divulgada, os filamentos estão entrelaçados e é possível identificar dois deles. Não é possível ver o disco

maior.

 

Segundo os pesquisadores, as duas protoestrelas provavelmente se alimentam do material contido no disco maior por meio de um mecanismo dividido em duas etapas. Em um primeiro momento, a massa do disco maior é transferida para o menor, que, em seguida, é absorvido pelas jovens estrelas. “Há uma hierarquia no modo como elas se alimentam e ganham massa”, diz Alves.

 

 

Ele explica que, à medida que o material desses anéis cai no centro das protoestrelas, elas se tornam maiores. Isso ocorre porque o gás sugado por elas se contrai, convertendo energia cinética, do movimento, em calor. Esse processo faz com que tanto sua pressão quanto sua temperatura aumentem. Ao atingirem alguns milhares de graus de temperatura, daqui a estimados 12 milhões de anos, as protoestrelas vão se tornar uma fonte de radiação infravermelha e se transformar em uma estrela como o Sol.

 

Segundo Franco, as duas protoestrelas binárias têm massas parecidas, mas uma possivelmente é menor que a outra. “Ela parece se alimentar mais do material contido no seu disco e ganhar massa mais rápido que a estrela maior”, comenta ele. Apesar dessa ligeira irregularidade, as observações indicam que todo o sistema tende a se autorregular para que as duas protoestrelas mantenham massas mais ou menos equivalentes e se desenvolvam de modo homogêneo. “Esses dados nos ajudam a compreender melhor como se dá a formação desses sistemas nascentes compostos por duas estrelas”, afirma Alves.

Imagem do nascimento de uma estrela binária

 

Equipe internacional de astrônomos conseguiu obter uma imagem de altíssima resolução do nascimento de uma estrela binária, por meio da utilização do radiotelescópio Atacama Large Milimetric/submilimetric Array (Alma). A observação do fenômeno lança luz sobre as fases iniciais da vida das estrelas e ajuda os pesquisadores a determinarem as condições nas quais elas nascem. Publicado na última quinta-feira, 3 de outubro, na revista norte-americana Science, o estudo contou com a participação do professor Gabriel Franco, do Departamento de Física, sob a liderança do pesquisador Felipe Alves, ex-aluno de graduação e mestrado na UFMG. 

A imagem inédita mostra dois discos nos quais estrelas jovens estão crescendo, alimentadas por complexa rede de filamentos de gás e poeira, em formato semelhante ao de um pretzel. As duas estrelas-bebês foram encontradas no sistema [BHB2007] 11, o integrante mais jovem de um pequeno aglomerado estelar na nebulosa escura Barnard 59, que faz parte das nuvens de poeira interestelar denominadas Nebulosa do Cachimbo. 

Origem

Graças à alta resolução do radiotelescópio Alma, foi possível identificar a estrutura interna do objeto. O estudo teve origem há cerca de 15 anos, quando Felipe Alves, orientado em seu mestrado na UFMG pelo professor Gabriel Franco, começou a observar a nuvem molecular interestelar onde a estrela binária é gestada. “Realizamos os primeiros estudos da nuvem utilizando a infraestrutura do Observatório do Pico dos Dias (LNA/MCTI), no Sul de Minas”, conta Franco. “Os resultados que obtivemos nessa fase inicial nos levaram a procurar novos colaboradores e infraestruturas mais potentes, culminando com o resultado apresentado na Science", acrescenta o professor.

Características e descobertas

“Vemos duas fontes compactas que interpretamos como discos circunstelares em torno de duas estrelas jovens”, explica Felipe Alves, que atualmente é pesquisador do Centro de Estudos Astroquímicos do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, na Alemanha. Um disco circunstelar é o anel de gás e poeira que rodeia uma estrela jovem. A estrela incorpora matéria do anel e cresce.

Segundo Alves, o tamanho de cada disco é semelhante ao cinturão de asteroides do Sistema Solar. A separação entre eles é 28 vezes maior do que a distância entre a Terra e o Sol. Os dois discos circunstelares estão rodeados por um disco maior, com massa total cerca de 80 vezes maior que a Júpiter. Ele exibe complexa rede de estruturas de poeira distribuídas em formas espirais.

As estrelas-bebês acumulam massa do disco maior em dois estágios. O primeiro ocorre quando a massa é transferida para os discos circunstelares individuais em laços giratórios, fenômeno mostrado pela nova imagem do Alma. A análise dos dados também revelou que o disco circunstelar menos massivo, porém mais brilhante, acumula mais material. 

No segundo estágio, as estrelas acumulam massa a partir de seus discos circunstelares. “Esperamos que esse processo de acréscimo em dois níveis conduza a dinâmica do sistema binário durante sua fase de acréscimo em massa,” acrescenta Alves. “Embora o bom acordo dessas observações com a teoria já seja muito promissor, precisaremos estudar mais sistemas binários jovens em detalhes para entender melhor como é que estrelas múltiplas se formam", pondera Felipe Alves.

O telescópio

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ou simplesmente Alma, é um telescópio de última geração que estuda a radiação produzida por alguns dos objetos mais frios do Universo. Essa radiação tem comprimento de onda da ordem do milímetro, entre o infravermelho e as ondas de rádio – por isso, é designada como radiação milimétrica e submilimétrica. 

Maior projeto astronômico terrestre da atualidade, a instalação internacional é fruto de parceria do European Southern Observatory, da Fundação Nacional de Ciências dos EUA e dos Institutos Nacionais de Ciências da Natureza do Japão, em cooperação com a República do Chile.

 

(Luíza França / Com informações do European Southern Observatory – ESO)