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A região de formação de estrelas próxima fornece pistas sobre a formação de nosso sistema solar
As descobertas indicam que as supernovas no aglomerado de estrelas são a fonte mais provável de radionuclídeos de vida curta nas nuvens formadoras de estrelas.
Por Universidade da Califórnia - Santa Cruz - 17/08/2021


Observações de múltiplos comprimentos de onda da região de formação estelar de Ophiuchus revelam interações entre nuvens de gás formador de estrelas e radionuclídeos produzidos em um aglomerado próximo de estrelas jovens. A imagem superior (a) mostra a distribuição do alumínio-26 em vermelho, traçada pelas emissões de raios gama. A caixa central representa a área coberta na imagem inferior esquerda (b), que mostra a distribuição das protoestrelas nas nuvens de Ophiuchus como pontos vermelhos. A área na caixa é mostrada na imagem inferior direita (c), uma imagem composta de cores de infravermelho próximo profundo da nuvem L1688, contendo muitos núcleos de gás denso pré-estelares bem conhecidos com discos e proto-estrelas. Crédito: Forbes et al., Nature Astronomy 2021

Uma região de formação estelar ativa na constelação de Ophiuchus está dando aos astrônomos novos insights sobre as condições em que nosso próprio sistema solar nasceu. Em particular, um novo estudo do complexo de formação de estrelas de Ophiuchus mostra como nosso sistema solar pode ter se enriquecido com elementos radioativos de vida curta.

A evidência desse processo de enriquecimento existe desde a década de 1970, quando cientistas estudando certas inclusões minerais em meteoritos concluíram que eles eram remanescentes intocados do sistema solar infantil e continham os produtos de decomposição de radionuclídeos de vida curta. Esses elementos radioativos podem ter sido lançados no sistema solar nascente por uma estrela em explosão próxima (uma supernova) ou pelos fortes ventos estelares de um tipo de estrela massiva conhecida como estrela Wolf-Rayet.

Os autores do novo estudo, publicado em 16 de agosto na Nature Astronomy , usaram observações de vários comprimentos de onda da região de formação de estrelas de Ophiuchus, incluindo novos dados infravermelhos espetaculares, para revelar as interações entre as nuvens de gás formador de estrelas e radionuclídeos produzidos nas proximidades aglomerado de estrelas jovens. Suas descobertas indicam que as supernovas no aglomerado de estrelas são a fonte mais provável de radionuclídeos de vida curta nas nuvens formadoras de estrelas.

"Nosso sistema solar foi provavelmente formado em uma nuvem molecular gigante junto com um jovem aglomerado estelar, e um ou mais eventos de supernova de algumas estrelas massivas neste aglomerado contaminaram o gás que se transformou em sol e seu sistema planetário", disse o coautor Douglas NC Lin, professor emérito de astronomia e astrofísica na UC Santa Cruz. "Embora esse cenário tenha sido sugerido no passado, a força deste artigo é usar observações de vários comprimentos de onda e uma análise estatística sofisticada para deduzir uma medida quantitativa da probabilidade do modelo."

O primeiro autor, John Forbes, do Centro de Astrofísica Computacional do Flatiron Institute, disse que os dados de telescópios de raios gama baseados no espaço permitem a detecção dos raios gama emitidos pelo radionuclídeo alumínio-26 de vida curta. "Estas são observações desafiadoras. Só podemos detectá-lo de forma convincente em duas regiões de formação de estrelas, e os melhores dados são do complexo de Ophiuchus", disse ele.

O complexo de nuvens de Ophiuchus contém muitos núcleos protoestelares densos em vários estágios de formação estelar e desenvolvimento de disco protoplanetário, representando os primeiros estágios na formação de um sistema planetário. Ao combinar dados de imagem em comprimentos de onda que variam de milímetros a raios gama, os pesquisadores foram capazes de visualizar um fluxo de alumínio-26 do aglomerado de estrelas próximo à região de formação estelar de Ophiuchus.
 
"O processo de enriquecimento que estamos vendo em Ophiuchus é consistente com o que aconteceu durante a formação do sistema solar, 5 bilhões de anos atrás", disse Forbes. "Assim que vimos este belo exemplo de como o processo pode acontecer, começamos a tentar modelar o aglomerado de estrelas próximo que produziu os radionuclídeos que vemos hoje em raios gama."

Forbes desenvolveu um modelo que considera cada estrela massiva que poderia ter existido nesta região, incluindo sua massa, idade e probabilidade de explodir como uma supernova, e incorpora os rendimentos potenciais de alumínio-26 de ventos estelares e supernovas. O modelo permitiu-lhe determinar as probabilidades de diferentes cenários para a produção do alumínio-26 observados hoje.

"Agora temos informações suficientes para dizer que há 59 por cento de chance de ser devido a supernovas e 68 por cento de chance de ser de várias fontes e não apenas de uma supernova", disse Forbes.

Esse tipo de análise estatística atribui probabilidades a cenários que os astrônomos vêm debatendo nos últimos 50 anos, observou Lin. “Esta é a nova direção para a astronomia, para quantificar a probabilidade”, disse ele.

As novas descobertas também mostram que a quantidade de radionuclídeos de vida curta incorporados em sistemas estelares em formação pode variar amplamente. "Muitos novos sistemas estelares nascerão com abundância de alumínio-26 em linha com nosso sistema solar, mas a variação é enorme - várias ordens de magnitude", disse Forbes. "Isso é importante para a evolução inicial dos sistemas planetários, uma vez que o alumínio-26 é a principal fonte de aquecimento inicial. Mais alumínio-26 provavelmente significa planetas mais secos."

Os dados infravermelhos, que permitiram à equipa observar através de nuvens poeirentas o coração do complexo de formação estelar, foram obtidos pelo coautor João Alves da Universidade de Viena como parte do estudo VISION do Observatório Europeu do Sul em viveiros estelares próximos usando o VISTA telescópio no Chile.

"Não há nada de especial em Ophiuchus como região de formação de estrelas", disse Alves. "É apenas uma configuração típica de gás e estrelas massivas jovens , então nossos resultados devem ser representativos do enriquecimento de elementos radioativos de vida curta na formação de estrelas e planetas ao longo da Via Láctea."

A equipa também utilizou dados do Observatório Espacial Herschel da Agência Espacial Europeia (ESA), do satélite Planck da ESA e do Observatório Compton Gamma Ray da NASA.

 

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