Como as estrelas nascem e se desenvolvem nos enxames estelares

Foto: ESO

Os enxames estelares abertos como o que se vê nesta imagem não são apenas perfeitos para tirar bonitas fotografias. A maioria das estrelas forma-se no seu interior e estes enxames podem servir aos astrónomos como laboratórios para estudar como é que as estrelas evoluem e morrem.

Esta imagem, que foi obtida pelo instrumento Wide Field Imager (WFI) no Observatório de La Silla, mostra o enxame IC 4651 e as estrelas que nasceram no seu interior apresentam actualmente uma grande variedade de características.

O salpicado de estrelas que podemos ver nesta nova imagem do ESO é o enxame estelar aberto IC 4651, situado na Via Láctea na constelação do Altar, a cerca de 3.000 anos-luz de distância.

O enxame tem cerca de 1,7 mil milhões de anos — o que corresponde a uma idade média em termos de enxames.

Conhecem-se na Via Láctea mais de um milhar destes enxames abertos, no entanto pensa-se que existam muitos mais. Muitos destes objectos foram já estudados com grande detalhe. Observações de enxames estelares como este fizeram avançar o nosso conhecimento sobre a formação e evolução da Via Láctea e das estrelas individuais no seu interior. Permitem igualmente aos astrónomos testar modelos de evolução estelar.

As estrelas no IC 4651 formaram-se todas ao mesmo tempo a partir da mesma nuvem de gás. Estas estrelas irmãs estão apenas ligadas de forma ligeira pela atracção entre si e pelo gás entre elas. À medida que as estrelas no seio do enxame interagem com outros enxames e com nuvens de gás na galáxia e, à medida que o gás entre as estrelas é utilizado para formar mais estrelas ou é lançado para fora do enxame, a estrutura do enxame começa a modificar-se. Eventualmente, a massa restante no enxame torna-se suficientemente pequena para que as estrelas possam escapar.

Observações recentes do IC 4651 mostraram que o enxame contém uma massa de 630 vezes a massa solar e pensa-se que inicialmente teria pelo menos 8.300 estrelas, num total de 5.300 vezes a massa do Sol.

O nosso Sol poderá ter feito parte de um enxame estelar 

Como este enxame é relativamente velho, uma parte desta massa perdida é devida às estrelas mais massivas do enxame terem já atingido o final das suas vidas e terem explodido sob a forma de supernovas.

No entanto, a maioria das estrelas que se perderam não morreram mas apenas se deslocaram. Terão sido arrancadas ao enxame ao passar por uma nuvem gigante de gás ou após um encontro próximo com um enxame vizinho, ou simplesmente afastaram-se.

Uma fracção destas estrelas perdidas pode estar ainda gravitacionalmente ligada ao enxame, encontrando-se a rodeá-lo a grande distância.

As restantes estrelas perdidas terão migrado para longe do enxame e juntado-se a outros ou ter-se-ão instalado noutro local qualquer da Via Láctea.


Provavelmente, o Sol fez outrora parte de um enxame como o IC 4651 até que, tanto a nossa estrela como as suas irmãs, se separaram e gradualmente se espalharam pela Via Láctea.

Fonte: ESO
Vídeo: http://www.eso.org/public/portugal/videos/eso1534a/

As estrelas quentes azuis de Messier 47

Foto:ESO

Esta imagem espectacular do enxame estelar Messier 47 foi obtida com a câmara Wide Field Imager, instalada no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros no Observatório de La Silla do ESO, no Chile.

Apesar deste jovem enxame aberto ser dominado por estrelas azuis brilhantes, contém também algumas estrelas gigantes vermelhas contrastantes.

O enxame estelar Messier 47 situa-se a aproximadamente 1.600 anos-luz de distância da Terra, na constelação da Popa (a ré do navio mitológico Argo). Foi observado pela primeira vez alguns anos antes de 1664 pelo astrónomo italiano Giovanni Battista Hodierna e descoberto mais tarde de forma independente por Charles Messier que, aparentemente, não tinha conhecimento da observação feita anteriormente por Hodierna.

Embora seja brilhante e fácil de observar, o Messier 47 é um dos enxames abertos com menos população. São apenas visíveis cerca de 50 estrelas neste enxame, distribuídas numa região com uma dimensão de 12 anos-luz, isto comparado com objectos similares que podem conter milhares de estrelas.

Messier 47 nem sempre foi fácil de identificar. De facto, durante anos foi dado como desaparecido, já que Messier anotou as suas coordenadas de forma errada. O enxame foi posteriormente redescoberto, tendo-lhe sido atribuída outra designação de catálogo - NGC 2422.

A certeza do erro de Messier e a conclusão firme de que Messier 47 e NGC 2422 eram de facto o mesmo objecto apenas foi estabelecida em 1959 pelo astrónomo canadiano T. F. Morris. As cores azuis-esbranquiçadas brilhantes destas estrelas são indicativas da sua temperatura, com estrelas mais quentes apresentando a cor azul e as mais frias a vermelha. Esta relação entre cor, brilho e temperatura pode ser visualizada através da curva de Planck.

No entanto, um estudo mais detalhado das cores das estrelas usando espectroscopia dá muita informação aos astrónomos - incluindo a sua velocidade de rotação e composição química.

Vemos também na imagem algumas estrelas vermelhas brilhantes - tratam-se de estrelas gigantes vermelhas que se encontram numa fase mais avançada das suas curtas vidas do que as estrelas azuis menos massivas. Estas últimas duram portanto mais tempo.

Por mero acaso, o Messier 47 parece estar próximo no céu de outro enxame estelar contrastante - o Messier 46. O Messier 47 encontra-se relativamente perto de nós, a cerca de 1.500 anos-luz, enquanto o Messier 46 se situa a cerca de 5.500 anos-luz de distância e contém muito mais estrelas, pelo menos 500.

Apesar de conter mais estrelas, este enxame apresenta-se significativamente mais ténue devido à maior distância a que se encontra da Terra.

Messier 46 poderia ser considerado o irmão mais velho de Messier 47, com aproximadamente 300 milhões de anos comparado com os 78 milhões de anos de Messier 47. Consequentemente, muitas das estrelas mais massivas e brilhantes de Messier 46 viveram já as suas curtas vidas, não sendo visíveis, e por isso a maioria das estrelas que vivem no seio deste enxame mais velho são mais vermelhas e frias.

Esta imagem de Messier 47 foi criada no âmbito do programa Jóias Cósmicas do ESO, uma iniciativa que visa obter imagens de objectos interessantes, intrigantes ou visualmente atractivos, utilizando os telescópios do ESO, para efeitos de educação e divulgação científica. O programa utiliza pouco tempo de observação, combinado com tempo de telescópio inutilizado, de modo a minimizar o impacto nas observações científicas. Todos os dados são também postos à disposição dos astrónomos através do arquivo científico do ESO.

Fonte: ESO

Foto impressionante do enxame estelar NGC 3532

Esta imagem do NGC 3523 foi obtida pelo instrumento Wide Field Imager, no Observatório de La Silla do ESO em fevereiro de 2013 Foto:ESO

O telescópio MPG/ESO de 2,2 metros instalado no Observatório de La Silla do ESO, no Chile, capturou uma bonita imagem colorida do enxame estelar brilhante NGC 3532. Algumas das estrelas ainda brilham numa cor quente azulada, mas muitas das mais massivas tornaram-se já gigantes vermelhas e brilham em tons de laranja.

O NGC 3532 é um enxame aberto brilhante situado a cerca de 1300 anos-luz de distância na constelação de Carina (a Quilha do navio Argos). Este enxame é conhecido de modo informal por Enxame do Poço dos Desejos, já que faz lembrar moedas de prata espalhadas, lançadas num poço. Também é, às vezes, chamado Enxame do Futebol Americano, embora esta designação dependa do lado do Atlântico em que se vive. Este nome tem origem na sua forma oval, que faz lembrar uma bola de rugby aos cidadãos das nações que praticam este desporto.

Este enxame estelar muito brilhante pode facilmente ser visto a olho nu a partir do hemisfério sul. Foi descoberto pelo astrónomo francês Nicolas Louis de Lacaille quando observava na África do Sul em 1752 e catalogado três anos mais tarde, em 1755. Trata-se de um dos enxames abertos mais espetaculares de todo o céu.

O NGC 3532 cobre uma área no céu que é quase duas vezes o tamanho da Lua Cheia. Foi descrito como um enxame rico em binários de estrelas por John Herschel, que observou “várias estrelas duplas elegantes” neste local durante a sua estadia no sul de África na década de 1830. Adicionalmente, e muito mais relevante como história recente, o NGC 3532 foi o primeiro alvo a ser observado pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, a 20 de Maio de 1990.

Este grupo de estrelas tem cerca de 300 milhões de anos de idade, sendo por isso de meia-idade nos padrões de enxames estelares abertos [1]. As estrelas do enxame que iniciaram as suas vidas com massas moderadas ainda se encontram a brilhar intensamente em tons azuis-esbranquiçados, mas as estrelas mais massivas gastaram já todo o seu combustível de hidrogénio e transformaram-se em estrelas gigantes vermelhas. O resultado é que o enxame parece rico tanto em estrelas azuis como em estrelas laranjas. As estrelas mais massivas no enxame original viveram já as suas breves mas muito brilhantes vidas, tendo explodido em supernovas há muito tempo. Existem também numerosas estrelas mais ténues e portanto menos óbvias. São estrelas de massas menores que vivem vidas mais longas e brilham em tons amarelos e vermelhos.

O NGC 3532 tem cerca de 400 estrelas no total. O céu de fundo, situado numa região rica da Via Láctea, encontra-se inundado de estrelas. Vemos também algum gás vermelho brilhante e faixas subtis de poeira que bloqueiam a radiação emitida por estrelas mais distantes. Este gás e poeira não estão provavelmente ligados ao enxame propriamente dito, o qual tem idade suficiente para ter "varrido" já há muito tempo atrás qualquer material que tivesse restado no seu meio circundante.

Enxame Messier 11, um dos mais ricos em estrelas

O instrumento Wide Field Imager montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, no Observatório de La Silla do ESO, no Chile, obteve esta bela imagem salpicada de estrelas azuis de um dos enxames abertos mais ricos em estrelas que se conhece atualmente - o Messier 11, também conhecido por NGC 6705 ou Enxame do Pato Selvagem.

O Messier 11 é um enxame aberto, ou enxame galáctico como é algumas vezes referido, situado a cerca de 6000 anos-luz de distância na constelação do Escudo. Foi inicialmente descoberto pelo astrónomo alemão Gottfried Kirch no Observatório de Berlim em 1681, que o observou através do telescópio apenas como uma mancha difusa. Só em 1733 é que esta "mancha" foi pela primeira vez resolvida em estrelas separadas pelo Reverendo William Derham em Inglaterra, tendo Charles Messier adicionado este enxame ao seu famoso catálogo em 1764.

Messier era um caçador de cometas e resolveu compilar um catálogo que o ajudasse a não confundir os cometas que pretendia descobrir e observar com outros objetos fixos e difusos (por exemplo, objetos que conhecemos hoje como sendo enxames, galáxias e nebulosas).

Com estes objectos devidamente anotados e catalogados, evitava observá-los de modo acidental, não os confundindo assim com possíveis novos cometas. Este enxame estelar foi catalogado como o décimo primeiro de tais objectos - daí o nome Messier 11 .

Os enxame abertos encontram-se tipicamente nos braços em espiral das galáxias espirais ou em regiões densas de galáxias irregulares, onde a formação estelar ainda acontece.

O Messier 11 é um dos enxames abertos mais compactos e ricos em estrelas, com uma dimensão de quase 20 anos-luz e acolhendo cerca de 3000 estrelas.

Os enxames abertos diferem dos enxames globulares, que tendem a ser muito densos, fortemente ligados pela gravidade e contêm centenas de milhares de estrelas muito velhas - algumas quase tão velhas como o próprio Universo.

Estudar os enxames abertos é uma boa maneira de testar as teorias de evolução estelar, uma vez que as estrelas aí contidas se formam a partir da mesma nuvem inicial de gás e poeira e consequentemente são muito parecidas umas com as outras - têm todas aproximadamente a mesma idade, composição química e encontram-se todas à mesma distância da Terra.

No entanto, cada estrela no enxame tem uma massa determinada, com as estrelas mais massivas a evoluírem muito mais depressa do que as de menor massa, uma vez que gastam todo o seu hidrogénio em muito menos tempo.

Deste modo, comparações dircetas entre os diferentes estádios de evolução podem ser feitas num mesmo enxame: por exemplo, será que uma estrela com 10 milhões de anos e com a mesma massa que o Sol evoluirá de maneira diferente de uma outra estrela com a mesma idade mas com metade da massa? Assim, os enxames abertos possuem o mais parecido que os astrónomos têm com “condições laboratoriais”.

Uma vez que as estrelas no seio dos enxames abertos estão pouco ligadas entre si, cada estrela é mais susceptível de ser ejetada para fora do grupo principal devido ao efeito da gravidade de objetos celestes vizinhos.

O NGC 6705 tem já pelo menos 250 milhões de anos de idade, por isso é provável que dentro de mais alguns milhões de anos esta formação de “Patos Selvagens” se disperse, separando-se o enxame e desaparecendo no meio circundante.

Esta imagem foi obtida pelo instrumento Wide Field Imager, montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, no Observatório de La Silla no norte do Chile.

Encontrado primeiro planeta em torno de uma estrela igual ao nosso Sol e pertencente a um enxame estelar

Os astrónomos utilizaram o detector de planetas HARPS do ESO, no Chile, assim como outros telescópios, para descobrir três planetas em torno de estrelas pertencentes ao enxame estelar aberto Messier 67. Embora mais de um milhar de planetas fora do Sistema Solar seja já conhecido, apenas alguns foram descobertos em enxames estelares. Curiosamente, um destes novos exoplanetas orbita uma estrela rara. Trata-se duma gémea solar - uma estrela que é, em todos os aspectos, praticamente idêntica ao Sol.

Sabemos hoje que os planetas que orbitam estrelas fora do Sistema Solar são muito comuns. Têm-se detectado planetas em torno de estrelas de várias idades e composições químicas, espalhados um pouco por todo o céu. No entanto, e até agora, têm-se encontrado muito poucos planetas no interior de enxames estelares, o que é relativamente estranho já que a maioria das estrelas nasce precisamente no seio destes enxames.

Os astrónomos têm-se perguntado se este facto não significará que existe algo diferente na formação planetária em enxames estelares que explique esta estranha escassez. Anna Brucalassi (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Alemanha), autora principal deste novo estudo, e a sua equipa quiseram investigar este assunto.

“No enxame estelar Messier 67 as estrelas têm todas a mesma idade e composição do nosso Sol, o que torna este local um laboratório perfeito para estudar quantos planetas se formam num ambiente são populado e investigar se se formam essencialmente em torno de estrelas de maior ou de menor massa.” A equipa utilizou o instrumento HARPS, o detector de planetas montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, no Observatório de La Silla. Os resultado foram complementados com observações efectuadas por outros observatórios do mundo.

A equipa monitorizou cuidadosamente 88 estrelas seleccionadas no enxame Messier 67, durante um período de seis anos, procurando os pequeníssimos movimentos das estrelas, que se aproximam ou afastam da Terra, e que revelam a presença de planetas na sua órbita. Este enxame situa-se a cerca de 2500 anos-luz de distância na constelação do Caranguejo e contém aproximadamente 500 estrelas.

Muitas das estrelas do enxame são mais ténues do que as que são normalmente alvo de buscas de exoplanetas, por isso tentar detectar o sinal muito fraco dos possíveis planetas levou o HARPS aos seus limites. Foram descobertos três planetas, dois em órbita de estrelas semelhantes ao nosso Sol e um em órbita de uma estrela gigante vermelha, mais evoluída e de maior massa.

Os primeiros dois planetas têm ambos um terço da massa de Júpiter e orbitam as suas estrelas hospedeiras em sete e cinco dias, respectivamente. O terceiro planeta demora 122 dias a completar a sua órbita e possui mais massa que Júpiter. O primeiro destes planetas mostrou estar em órbita de uma estrela extraordinária - uma das mais similares gémeas solares identificada até hoje, praticamente idêntica ao Sol (eso1337).

Esta é a primeira gémea solar situada num enxame onde se encontrou um planeta em sua órbita. Dois dos três planetas são do tipo “Júpiter quente” - planetas comparáveis a Júpiter em termos de tamanho, mas muito mais próximo das suas estrelas progenitoras e consequentemente muito mais quentes. Os três planetas situam-se mais perto das suas estrelas do que a zona habitável, local onde pode existir água no estado líquido.

“Estes novos resultados mostram que os planetas nos enxames estelares abertos são tão comuns como em torno de estrelas isoladas - no entanto, não são fáceis de detectar,” acrescenta Luca Pasquini (ESO, Garching, Alemanha), co-autor do novo artigo científico que descreve este trabalho.

“Os novos resultados contrastam com trabalho anterior que não conseguiu detectar planetas em enxames, mas corrobora com algumas observações mais recentes. Vamos continuar a observar este enxame para descobrir como é que as estrelas, com e sem planetas, diferem em massa e composição química.”

Fonte: ESO