ESO / VLT: O beijo fatal de duas estrelas

Com o auxílio do Very Large Telescope do ESO, uma equipa internacional de astrónomos descobriu a estrela dupla mais quente e mais massiva, com as duas componentes tão próximas que tocam uma na outra.

As duas estrelas no sistema extremo VFTS 352 podem estar a dirigir-se para um final dramático, no qual fusionam para formar uma única estrela gigante ou então dão origem um buraco negro binário.

O sistema de estrela dupla VFTS 352 situa-se a cerca de 160 mil anos-luz de distância na Nebulosa da Tarântula. Esta região extraordinária é a maternidade de estrelas jovens mais activa no Universo próximo.

Novas observações do VLT do ESO revelaram que este par de estrelas jovens se encontra entre os mais extremos e estranhos alguma vez descoberto. O VFTS 352 é composto por duas estrelas muito quentes, brilhantes e massivas que orbitam uma em torno da outra com um período pouco maior que um dia. Os centros das estrelas estão separados de apenas 12 milhões de quilómetros.

As estrelas estão tão próximas que as suas superfícies se sobrepõem, tendo-se formado uma ponte entre elas. O VFTS 352 não é apenas o binário mais massivo conhecido desta pequena classe de “binários em contacto” — tem uma massa combinada de cerca de 57 vezes a massa solar — mas também contém as componentes mais quentes — com temperaturas efetivas de cerca de 40 mil graus Celsius.

As estrelas extremas como as duas componentes do VFTS 352 desempenham um papel fundamental na evolução das galáxias e pensa-se que serão as principais produtoras de elementos como o oxigénio. Tais estrelas duplas estão também associadas ao comportamento exótico de “estrelas vampiras”, onde uma estrela companheira mais pequena “chupa” matéria da superfície da sua vizinha maior.

No entanto, e no caso do VFTS 352, as duas estrelas do sistema têm quase o mesmo tamanho. A matéria não é por isso chupada de uma para a outra, mas sim partilhada. Estima-se que as estrelas do VFTS 352 estejam a partilhar cerca de 30% da sua matéria.

Este tipo de sistemas é muito raro, já que esta fase da vida das estrelas é muito curta e por isso é difícil encontrá-las nesta altura das suas vidas. Como as estrelas estão tão próximo uma da outra, os astrónomos pensam que as fortes forças de maré fazem com que haja uma maior mistura de material nos seus interiores.

“O VFTS 352 é o melhor caso descoberto até à data de uma estrela dupla quente e massiva que pode ter este tipo de mistura interna,” explica o autor principal do trabalho Leonardo A. Almeida, da Universidade de São Paulo, Brasil. “Como tal, esta é uma descoberta importante e fascinante.”

Os astrónomos prevêem que o VFTS 352 sofrerá um fim cataclísmico, fim esse com duas possibilidades diferentes. A primeira possibilidade será a fusão das duas estrelas, que muito provavelmente dará origem a uma rotação rápida, e possivelmente a uma única estrela magnética gigante [magnétar].

“Se o objecto continuar a rodar rapidamente, poderá terminar a sua vida numa das explosões mais energéticas do Universo, uma explosão de raios gama de longa duração,” diz o cientista principal do projecto Hugues Sana, da Universidade de Louvain-la-Neuve, Bélgica.

A segunda possibilidade é explicada pela astrofísica teórica da equipa, Selma de Mink da Universidade de Amesterdão, Holanda: “Se as estrelas estiverem bem misturadas entre si, ambas permanecerão objectos compactos e o sistema VFTS 352 poderá evitar a fusão. Este efeito levará os objectos a outro caminho de evolução completamente diferente das predições da evolução estelar clássica. No caso do VFTS 352, as componentes acabarão as suas vidas em explosões de supernova, formando um sistema binário de buracos negros próximos. Um tal objecto seria uma intensa fonte de ondas gravitacionais.”

Comprovar a existência deste segundo caminho evolucionário seria um grande avanço observacional no campo da astrofísica estelar. No entanto, independentemente do fim do VFTS 352, este sistema já deu aos astrónomos importantes pistas sobre os processos de evolução pouco conhecidos de sistemas binários com estrelas massivas em contacto.

Texto e foto: ESO

As supernovas varrem o espaço!

As supernovas são o espectacular final de vida das estrelas massivas. São explosões que produzem enormes quantidades de energia e podem ter um brilho tão intenso como uma inteira galáxia formada por milhares de milhões de estrelas!

Estes eventos são muito importantes porque os restos da estrela destruída são lançados para o espaço. Este material irá formar novas estrelas, planetas e luas - de facto, qualquer um de nós é formado por material de supernova!

À medida que estas nuvens com restos de material da estrela (chamados de “remanescentes de supernova”) expandem, “varrem e recolhem” todo o material que encontram.

Esta imagem do espaço revela uma remanescente de supernova com 2.200 anos que varre uma grande quantidade de material - o suficiente para fazer 45 sois! A imagem acima revela-nos a azul a remanescente de supernova e a cor de rosa a poeira cósmica. A impressionante quantidade de material que esta remanescente varreu poderá ser a primeira pista de que algo de especial aconteceu a esta estrela antes de explodir.

Outra pista prende-se com a temperatura da remanescente, que é invulgarmente elevada e continua a brilhar emitindo uma luz de elevada energia, chamada raios X. Passados 2200 anos desde a explosão da supernova, o gás e poeira “varridos” deveriam ter esfriado muito mais.

A última supernova observada na Via Láctea foi a estrela Kepler em 1604 (conhecida como SN 1604).

Texto: Ciência na Imprensa Regional / Ciência Viva 
Foto: Nasa

Cientistas acreditam ter descoberto como se formam as estrelas magnéticas

As estrelas magnéticas são os estranhos restos extremamente densos que resultam de explosões de supernovas. São os objectos com o campo magnético mais poderoso que se conhecem no Universo - milhões de vezes mais potentes que os mais fortes imãs na Terra.

Uma equipa de astrónomos, usando o Very Large Telescope do ESO (VLT), descobriu pela primeira vez a estrela companheira de uma estrela magnética. Esta descoberta ajuda a explicar como é que estes objectos se formam - um debate que já dura há 35 anos - e porque é que esta estrela tão particular não colapsou para formar um buraco negro, como seria de esperar.

Quando uma estrela de massa muito elevada colapsa sob o efeito da sua própria gravidade durante a explosão de uma supernova, dá origem a uma estrela de neutrões ou a um buraco negro. As estrelas magnéticas são uma forma peculiar e muito exótica de estrela de neutrões.

Tal como todos estes objectos estranhos, as estrelas magnéticas são muito pequenas e possuem campos magnéticos extremamente potentes. As superfícies destes objectos emitem enormes quantidades de raios gama quando sofrem um ajustamento súbito chamado “tremor de estrela”, resultado das enormes forças a que as suas crostas estão sujeitas.

O enxame estelar Westerlund 1, situado a 16 mil anos-luz de distância da Terra, na constelação austral do Altar, acolhe uma das duas dúzias de estrelas magnéticas conhecidas na Via Láctea. É a chamada CXOU J16470.2-455216, que muito tem intrigado os astrónomos.

“O nosso trabalho anterior mostrou que a estrela magnética no enxame Westerlund 1 deve ter nascido de uma explosão de uma estrela moribunda com cerca de 40 vezes a massa do nosso Sol, o que em si mesmo constitui um problema, já que se pensa que estrelas com estes valores de massa colapsem para dar origem a buracos negros e não a estrelas de neutrões. Na altura não percebemos como é que este objecto poderia ter originado uma estrela magnética”, diz Simon Clark, autor principal do artigo que descreve estes resultados.

Os astrónomos propuseram uma solução para este mistério, sugerindo que a estrela magnética se teria formada a partir das interacções entre duas estrelas de elevada massa que orbitariam em torno uma da outra num sistema binário tão compacto que caberia no interior da órbita da Terra em torno do Sol.

No entanto, até agora não tinha sido detectada nenhuma estrela companheira na posição da estrela magnética de Westerlund 1. Por isso, os astrónomos utilizaram o VLT para a procurarem noutras regiões deste enxame. Fizeram uma busca de estrelas fugidias - objectos que escapam do enxame com velocidades muito elevadas - que poderiam ter sido ejectadas para fora da sua órbita pela explosão da supernova que deu origem à estrela magnética.

Uma estrela, chamada Westerlund 1-5, parece corresponder aos critérios de busca dos astrónomos. “Esta estrela não só possui um movimento consistente com o facto de ter recebido um “pontapé” da supernova mas é também demasiado brilhante para ter nascido como estrela isolada. Mais ainda, possui uma composição rica em carbono altamente invulgar, impossível de obter numa estrela única - uma pista importante que nos mostra que se deve ter formado originalmente com uma companheira num binário de estrelas”, acrescenta Ben Ritchie (Open University), um dos autores do artigo.

Astrónomos reconstituem formação de estrela magnética

Esta descoberta permitiu aos astrónomos reconstruir a história da vida estelar que deu origem à formação da estrela magnética, em vez do esperado buraco negro.

Na primeira fase deste processo, a estrela de maior massa do par começa a ficar sem combustível, transferindo as suas camadas mais exteriores para a companheira de menor massa - que está destinada a tornar-se uma estrela magnética - e fazendo com que esta rode cada vez mais depressa. Esta rotação rápida parece ser o ingrediente essencial na formação do campo magnético muito intenso da estrela magnética. 

Numa segunda fase, e como resultado desta transferência de matéria, a companheira fica com tanta massa que, por sua vez, descarta uma enorme quantidade desta matéria recém adquirida. A maior parte dessa massa perde-se no espaço mas uma pequena quantidade volta à estrela original que vemos ainda hoje a brilhar, a Westerlund 1-5.

“É este processo de troca de material que conferiu à Westerlund 1-5 uma assinatura química tão invulgar e permitiu que a massa da sua companheira diminuísse para níveis suficientemente baixos, dando assim origem a uma estrela magnética em vez de um buraco negro - um jogo da “batata quente” estelar com consequências cósmicas!”, conclui o membro da equipa Francisco Najarro (Centro de Astrobiologia, Espanha).

Assim, o facto de uma estrela pertencer a um sistema binário parece ser um ingrediente essencial na confecção de uma estrela magnética. A rotação rápida criada pela transferência de matéria entre as duas estrelas é necessária para dar origem ao campo magnético extremamente intenso e uma segunda fase de transferência de material faz com que a estrela destinada a tornar-se uma estrela magnética "emagreça" o suficiente para não colapsar sob a forma de buraco negro no momento da sua morte.

O enxame estelar Westerlund 1 

Fonte: ESO

Rádiotelescópio ALMA descobre fábrica de poeira na supernova observada em 1987

Foto: ESO

Novas observações obtidas pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mostram pela primeira vez os restos de uma supernova recente a transbordar de poeira recentemente formada. Se uma quantidade suficiente desta poeira conseguir percorrer o difícil trajeto até ao espaço interestelar, poderemos ter a explicação de como muitas galáxias adquiriram uma aparência fusca e poeirenta. As galáxias podem ser locais bastante poeirentos [*1].

Pensa-se que as supernovas são a principal fonte dessa poeira, particularmente no Universo primordial. No entanto, evidências directas da capacidade das supernovas em formar poeira têm sido difíceis de observar, não tendo sido possível até agora explicar a enorme quantidade de poeira detectada nas galáxias jovens distantes. Observações obtidas com o ALMA começam, no entanto, a mudar este facto.

“Descobrimos uma quantidade notável de poeira concentrada na região central do material ejectado por uma supernova relativamente jovem e próxima, “disse Remy Indebetouw, astrónomo no Observatório Nacional de Rádio astronomia (NRAO, National Radio Astronomy Observatory) e da Universidade de Virgínia, ambos em Charlottesville, EUA.

“Esta é a primeira vez que conseguimos efectivamente obter uma imagem do local onde a poeira se forma, o que é um passo importante na compreensão da evolução das galáxias.”

Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o ALMA para observar os restos brilhantes da Supernova 1987A [*2], situada na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã que orbita a Via Láctea a uma distância de cerca de 160 mil anos-luz da Terra.

Observações da supernova avistada em 1987

A SN 1987A é a explosão de supernova mais próxima jamais observada, depois da observação de Johannes Kepler de uma supernova que explodiu no interior da Via Láctea em 1604.

Os astrónomos previram que, à medida que o gás arrefece depois da explosão, enormes quantidades de poeira formar-se-iam sob a forma de átomos de oxigénio, carbono e silício, ligados entre si nas regiões centrais frias do resto de supernova. No entanto, observações anteriores da SN 1987A obtidas com telescópios infravermelhos durante os primeiros 500 dias depois da explosão, revelaram apenas uma pequena quantidade de poeira quente.

Com a resolução e sensibilidade sem precedentes do ALMA, a equipa de investigação conseguiu obter imagens da muito mais abundante poeira fria, que brilha intensamente na radiação milimétrica e submilimétrica. Os astrónomos estimam que o resto de supernova contém agora cerca de 25% da massa do Sol em poeira recentemente formada. A equipa descobriu também que se formaram quantidades significativas de monóxido de carbono e de monóxido de silício. “A SN 1987A é um lugar especial porque, uma vez que não se misturou com o meio circundante, o que lá se encontra é efectivamente o que se formou no local,” disse Indebetouw.

“Os novos resultados ALMA, que são os primeiros deste tipo, revelam um resto de supernova a transbordar de material que simplesmente não existia há algumas décadas atrás.” As supernovas podem, no entanto, tanto criar como destruir os grãos de poeira. À medida que a onda de choque da explosão inicial se propaga no espaço, produz anéis de matéria resplandecentes, já observados anteriormente com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA.

Ao atingir este envelope de gás, deixado pela estrela gigante vermelha no final da sua vida, uma parte desta enorme explosão ricocheteia de volta em direção ao centro do resto de supernova.

“A determinada altura, esta onda de choque que vem de volta colidirá com os amontoados de poeira recentemente formada, “ disse Indebetouw.

“É provável que alguma desta poeira seja destruída nessa altura. É difícil prever a quantidade que será destruída - talvez apenas um pouco, mas possivelmente cerca de metade ou mesmo dois terços.” Se uma fração razoável sobreviver e chegar ao espaço interestelar, poderá explicar a enorme quantidade de poeira que os astrónomos detectam no Universo primordial.

“As galáxias muito primordiais são incrivelmente poeirentas e esta poeira desempenha um papel importante na evolução das galáxias, “disse Mikako Matsuura da University College London, RU. “Hoje sabemos que a poeira pode ser criada de várias maneiras, mas no Universo primordial a maior parte deve ter tido origem nas supernovas. E agora temos finalmente uma evidência direta que apoia esta teoria.”

1* A poeira cósmica consiste em grãos de silicatos e grafite - minerais abundantes na Terra. A cinza do pavio de uma vela é muito semelhante à poeira de grafite cósmica, embora o tamanho dos grãos na cinza seja dez ou mais vezes maior que o tamanho típico dos grãos de grafite cósmica. 

 2** A radiação desta supernova chegou à Terra em 1987, facto que se reflecte no seu nome.

Sabia que os raios X atravessam o Universo?

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Se alguma vez fracturou um osso sabe que os raios X são nocivos para os seres humanos. Quando os médicos tiram uma imagem do osso fracturado, protegem-se com uma tela de forma a não serem atingidos pela radiação.

Mas a radiação que recebe de um aparelho de raios X é 50 vezes inferior à radiação proveniente de fontes cósmicas. Felizmente, a nossa atmosfera bloqueia estes raios X pelo que estamos perfeitamente seguros.

Algumas das fontes de raios X mais poderosas do universo são os “raios X binários”. Têm origem em pares de estrelas, em que uma das estrelas é normal, como o Sol, e a outra é uma estrela ultra-compacta chamada de “estrela de neutrões”, também chamado pulsar.

À medida que estes dois objectos se orbitam mutuamente, a forte gravidade da estrela de neutrões arranca e devora camadas da sua estrela companheira. Estas camadas tornam-se muito quentes quando são puxadas da estrela companheira e emitem raios X.

Um novo estudo de uma binária de raios X chamada Circinus X-1 mostrou que esta tem menos de 4 600 anos! Trata-se da mais jovem binária vista até agora. Os astrónomos descobriram centenas de binárias de raios X espalhadas pela nossa galáxia e mesmo algumas fora da nossa galáxia.

Todos estes sistemas binários de raios X são antigos, revelando apenas informação sobre o que aconteceu muito tarde nas suas vidas. Com estas novas observações, ainda conseguimos ver as ondas de choque criadas quando o sistema foi formado!

Facto curioso: As estrelas de neutrões formaram-se depois de um evento chamado "supernova", que ocorre quando uma estrela de grande massa morre numa explosão extremamente poderosa superior a qualquer outro evento no universo. A explosão emite radiação suficiente para igualar uns quantos milhares de quatriliões de ogivas nucleares (Um quatrilião é 1 000 000 000 000 000 000 000 000!).

Créditos: EU Universe Awareness
Versão Portuguesa: Paula Furtado (Nuclio/UNAWE Portugal) 
Este artigo é baseado no Comunicado de Imprensa de Chandra X-ray Observatory
© 2013 - Ciência na Imprensa Regional / Ciência Viva 

Supernovas superbrilhantes

Astrónomos norte-americanos descobriram recentemente um novo tipo de supernovas, dez vezes mais brilhante do que os outros dois tipos, revela a revista científica Nature.

Até agora, os cientistas pensavam que a radiação electromagnética das supernovas se devia à radioactividade emitida por elementos recém-sintetizados, como o níquel, calor da explosão e interacção entre os fragmentos da estrela e hidrogénio.

O novo tipo supernova observado revela indícios de hidrogénio e emite luz ultravioleta, luz esta que é responsável pelo seu brilho mais intenso e por brilhar por períodos de tempo mais longos. Sendo mais visíveis que outras supernovas, este novo tipo permitirá aos cientistas investigarem regiões do universo muito mais distantes.

Foto: Nasa/ESA

Se existimos foi porque uma estrela explodiu um dia, há milhões de anos

Luxemburgo, 7 de Maio - Há quem considere místico o facto de muitos povos antigos adorarem o Sol como um deus ou como sendo a origem da vida. Mas melhor analisada, essa atitude é tudo menos ingénua e revela, pelo contrário, muita perspicácia.

Não só o Sol é a fonte de luz e da vida na Terra, como as estrelas são a fonte de tudo o que existe no nosso planeta.

A realidade é que é na "fornalha" de uma estrela que são criados os elementos, todos os elementos que conhecemos, desde o hidrogénio ao oxigénio, do ouro a ferro, passando pelo cobre e a prata.

Aliás, os cientistas sabem que o primeiro elemento criado na fusão de uma estrela é o hidrogénio. O ferro é o último, quando a estrela está a morrer e se encontra quase já sem combustível.

Depois, a estrela extingue-se ou explode numa supernova e aí os elementos são espalhados pelo espaço sideral até atingirem outros planetas ou formarem outros sistemas solares ou astros.

Foi também necessário que (pelo menos) uma estrela explodisse para que o nosso sistema solar se formasse há 4,5 mil milhões de anos a partir dessa(s) supernova(e).

Quem melhor resumiu esta ideia das nossas origens estelares foi o astrofísico Hubert Reeves, quando disse que "Somos todos pó das estrelas!".


simulação da explosão de uma estrela (fenómeno chamado "supernova")