Tecnologia Científica

No olho de um ciclone estelar: segredos bizarros de uma estrela bomba-relógio
Apenas uma em cem milhões de estrelas passa a ser classificada como Wolf-Rayet: estrelas ferozmente brilhantes e quentes condenadas ao colapso iminente em uma explosão de supernova, deixando apenas um remanescente escuro, como um buraco negro.
Por Universidade de Sydney - 12/10/2020


Imagem infravermelha do binário Wolf-Rayet, apelidado de Apep, a 8.000 anos-luz da Terra. Crédito: Observatório Europeu do Sul

Durante o bloqueio do COVID, um estudante homenageado da Universidade de Sydney escreveu um artigo de pesquisa sobre um sistema estelar apelidado de um dos "pavões exóticos do mundo estelar".

Apenas uma em cem milhões de estrelas passa a ser classificada como Wolf-Rayet: estrelas ferozmente brilhantes e quentes condenadas ao colapso iminente em uma explosão de supernova, deixando apenas um remanescente escuro, como um buraco negro.

O mais raro de tudo, mesmo entre os Wolf-Rayets, são os pares binários elegantes que, se as condições forem adequadas, são capazes de bombear grandes quantidades de pó de carbono impulsionadas por seus ventos estelares extremos. Enquanto as duas estrelas orbitam uma a outra, a poeira se envolve em uma bela cauda brilhante e fuliginosa. Apenas um punhado dessas plumas espirais esculpidas foi descoberto.

O objeto deste estudo é a mais nova estrela a ingressar neste clube de elite, mas descobriu-se que ele quebra todas as regras.

"Além da imagem impressionante, as coisas mais notáveis ​​sobre este sistema estelar é a forma como a expansão de sua bela espiral de poeira nos deixou totalmente perplexos", disse Yinuo Han, que completou a pesquisa durante seu ano de honra na Escola de Física.

"A poeira parece ter vontade própria, flutuando muito mais devagar do que os ventos estelares extremos que deveriam estar dirigindo."

Astrônomos se depararam com esse enigma quando o sistema foi descoberto há dois anos por uma equipe liderada pelo professor Peter Tuthill da Universidade de Sydney. Este sistema estelar, a 8.000 anos-luz da Terra, foi nomeado Apep em homenagem ao deus egípcio serpentino do caos.

Agora a pesquisa do Sr. Han, publicada nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society , confirma essas descobertas e revela a física bizarra de Apep com detalhes sem precedentes.

Aplicando técnicas de imagem de alta resolução no Very Large Telescope do European Southern Observatory em Paranal, no Chile, a equipe foi capaz de sondar os processos subjacentes que criam a espiral que observamos.

"A ampliação necessária para produzir as imagens era como ver um grão de bico em uma mesa a 50 quilômetros de distância", disse Han.

MODELO PRECISO

A equipe foi além de confirmar a descoberta anterior, produzindo um modelo que corresponde à intrincada estrutura em espiral pela primeira vez, aumentando a capacidade dos cientistas de compreender a natureza extrema dessas estrelas.
 
"O fato de que este modelo relativamente simples pode reproduzir a geometria espiral neste nível de detalhe é simplesmente lindo", disse o professor Tuthill.

No entanto, nem toda a física é direta. A equipe de Han confirmou que a espiral de poeira está se expandindo quatro vezes mais devagar do que os ventos estelares medidos, algo inédito em outros sistemas.

A principal teoria para explicar esse comportamento bizarro torna Apep um forte candidato a produzir uma explosão de raios gama quando finalmente explode, algo nunca antes testemunhado na Via Láctea.

Dr. Joe Callingham, co-autor do estudo da Universidade de Leiden, na Holanda, disse: "Tem havido uma enxurrada de pesquisas sobre os sistemas estelares Wolf-Rayet: esses são realmente os pavões do mundo estelar. Descobertas sobre eles com elegância objetos bonitos, mas potencialmente perigosos, estão causando um verdadeiro burburinho na astronomia. "

Ele disse que este artigo foi um dos três a serem publicados este ano apenas no sistema Apep. Recentemente, a equipe demonstrou que a Apep não era composta apenas por uma estrela Wolf-Rayet, mas na verdade duas. E colegas do Instituto de Ciência Espacial e Astronáutica do Japão em breve publicarão um artigo sobre outro sistema, o Wolf-Rayet 112. O autor principal desse artigo, Ryan Lau, foi co-autor deste artigo com o Sr. Han.

TIME BOMBS

Estrelas Wolf-Rayet são estrelas massivas que alcançaram sua fase estável final antes de se tornarem supernovas e colapsarem para formar remanescentes compactos, como buracos negros ou estrelas de nêutrons.

"Eles são bombas-relógio", disse o professor Tuthill.

"Além de exibir todo o comportamento extremo usual dos Wolf-Rayets, a estrela principal de Apep parece estar girando rapidamente. Isso significa que pode ter todos os ingredientes para detonar uma longa explosão de raios gama quando se transforma em supernova."

Explosões de raios gama estão entre os eventos mais energéticos do Universo. E eles são potencialmente mortais. Se uma explosão de raios gama impactasse a Terra, poderia retirar do planeta sua preciosa camada de ozônio, expondo-nos todos à radiação ultravioleta do sol. Felizmente, o eixo de rotação de Apep significa que ele não representa uma ameaça para a Terra.

'SURPREENDENTE'

Os números revelam a natureza extrema de Apep. As duas estrelas têm cada uma cerca de 10 a 15 vezes mais massa do que o Sol e mais de 100.000 vezes mais brilhante. Onde a superfície de nossa estrela é de cerca de 5.500 graus, as estrelas Wolf-Rayet têm normalmente 25.000 graus ou mais.

De acordo com as mais recentes descobertas da equipe, as estrelas massivas no binário Apep orbitam umas às outras a cada 125 anos a uma distância comparável ao tamanho do nosso Sistema Solar.

"As velocidades dos ventos estelares produzidos são alucinantes", disse Han. "Eles estão girando nas estrelas cerca de 12 milhões de quilômetros por hora; isso é 1 por cento da velocidade da luz.

"Ainda assim, a poeira produzida por este sistema está se expandindo muito mais lentamente, a cerca de um quarto da velocidade do vento estelar."

O Sr. Han disse que a melhor explicação para isso aponta para a natureza de rotação rápida das estrelas.

"Isso provavelmente significa que os ventos estelares são lançados em direções diferentes em velocidades diferentes. A expansão da poeira que estamos medindo é impulsionada por ventos mais lentos lançados perto do equador da estrela", disse ele.

"Nosso modelo agora se ajusta aos dados observados muito bem, mas ainda não explicamos a física da rotação estelar."

O Sr. Han continuará seus estudos astronômicos na Universidade de Cambridge quando começar seu doutorado ainda este ano.

 

.
.

Leia mais a seguir