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Hubble Tenta Desvendar o Mistério da Estrela NaSt1

Space Today
22 maio 2015

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Os astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA estão revelando novas pistas surpreendente sobre um robusto e rápido envelhecimento estelar cujo comportamento nunca havia sido visto antes na Via Láctea. De fato, a estrela é tão estranha que os astrônomos a apelidaram de Nasty 1, um trocadilho com seu nome oficial no catálogo que é NaSt1. A estrela pode representar um breve estágio transitório na evolução de estrelas extremamente massivas.

Descoberta pela primeira vez a algumas décadas atrás, a Nasty 1, foi identificada como uma estrela Wolf-Rayet, uma estrela de rápido crescimento que é muito mais massiva que o nosso Sol. A estrela perdeu suas camadas externas preenchidas com hidrogênio rapidamente, expondo assim seu núcleo super quente e extremamente brilhante de hélio.

Mas a Nasty 1, não parece uma estrela Wolf-Rayet típica. Os astrônomos usando o Hubble esperaram ver lobos gêmeos de gás fluindo dos lados opostos da estrela, talvez, algo similar ao que acontece com a massiva estrela Eta Carinae, que é uma candidata a Wolf-Rayet. Ao invés disso, o Hubble revelou um disco de gás em forma de panqueca circulando a estrela. O vasto disco tem cerca de 2 trilhões de milhas de largura, e pode ter formado de uma estrela companheira invisível que comeu o envelope externo da recém formada Wolf-Rayet. Com base nas estimativas atuais, a nebulosa ao redor das estrelas tem apenas poucos milhares de anos de vida e está somente a 3000 anos-luz de distância d Terra.

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“Nós ficamos animados ao ver essa estrutura em forma de disco, pois ela pode ser a evidência para a formação de uma estrela Wolf-Rayet de uma interação de estrelas binárias”, disse o líder do estudo John Mauerhan, da Universidade da Califórnia, Berkeley. “Existem muito poucos exemplos na galáxia desse processo em ação pois, essa fase tem uma vida bem curta, talvez durando somente cem mil anos, enquanto a escala de tempo durante o qual o disco resultante é visível pode ser de somente dez mil anos ou menos”.

De acordo com o cenário da equipe, uma estrela massiva se desenvolve muito rapidamente, e à medida que ela começa a esgotar o hidrogênio ela incha. Seu envelope externo de hidrogênio torna-se mais frágil e vulnerável ao rompimento gravitacional ou a um tipo de canibalismo estelar por uma estrela companheira próxima. Nesse processo, a estrela mais compacta ganha massa, e a estrela massiva original perde seu envelope de hidrogênio, expondo seu núcleo de hélio para se tornar uma estrela do tipo Wolf-Rayet.

Outra maneira de se formar estrelas do tipo Wolf Rayet é quando uma estrela massiva ejeta seu próprio envelope de hidrogênio por meio de fortes ventos estelares com partículas carregadas. O modelo de interação binária onde uma estrela companheira está presente está ganhando ênfase, pois os astrônomos perceberam que no mínimo 70% das estrelas massivas são membros de sistemas estelares duplos. A perda de massa direta sozinha não pode ser responsável pelo número de estrelas Wolf-Rayet relativas à outras estrelas massivas menos desenvolvidas na galáxia.

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“Nós estamos descobrindo que é difícil formar todas as estrelas Wolf-Rayet que nós observamos, por meio do mecanismo tradicional do vento, pois a perda de massa não é tão forte como nós normalmente pensávamos”, disse Nathan Smith da Universidade do Arizona em Tucson, que é co-autor do novo artigo sobre a NaSt1. “A troca de massa em sistemas binários parece ser vital para ser responsável pelas estrelas Wolf-Rayet e pelas supernovas que elas geram, e registrando estrelas binárias nessa fase de vida curta nos ajudará a entender melhor esse processo”.

Mas o processo de transferência de massa em sistemas binários enormes não é sempre eficiente. Parte da matéria que é arrancada pode vazar durante a briga gravitacional dinâmica entre as estrelas, criando um disco ao redor da binária.

“Isso é o que nós pensamos que está acontecendo na Nasty1”, disse Mauerhan. “Nós pensamos que exista uma estrela do tipo Wolf-Rayet enterrada na nebulosa, e nós pensamos que essa nebulosa está sendo criada pelo processo de transferência de massa. Assim esse tipo de canibalismo estelar faz com que a Nasty 1 seja um apelido bem dado”.

O nome de catálogo da estrela, NaSt1, é derivado das primeiras duas letras de cada um dos dois astrônomos que a descobriu em 1963, Jason Nassau e Charles Stephenson.

Observar o sistema Nasty 1 não tem sido uma tarefa fácil. O sistema é tão mergulhado no gás e na poeira, que eles bloqueiam até mesmo a visão do Hubble das estrelas. Assim, a equipe de Mauerhan não pode medir a massa de cada estrela, a distância entre elas, ou a quantidade de material que está sendo transferido para a estrela companheira.

Observações anteriores da Nasty 1, têm fornecido algumas informações sobre o gás no disco. O material, por exemplo, está viajando a cerca de 22000 milhas por hora na nebulosa externa, mais lentamente do que em estrelas similares. A velocidade comparativamente menor, indica que a estrela expeliu seu material através de um evento menos violento do que a emissão explosiva da Eta Carinae, onde o gás está viajando a centenas de milhares de milhas por hora.

A Nasty 1 também pode estar expelindo material esporadicamente. Estudos passados realizados na luz infravermelha têm mostrado evidências para um compacto bolsão de poeira quente muito próximo das estrelas centrais. Observações recentes feitas por Mauerhan e seus colegas na Universidade do Arizona, usando o Telescópio Magellan no Observatório de Las Campanas no Chile, têm resolvido um grande número de bolsões de poeira mais fria que pode estar indiretamente dispersando a luz das estrelas centrais. A presença da poeira quente implica que ela é formada muito recentemente, talvez por meio de jorros, à medida que material quimicamente enriquecido dos dois ventos estelares colide em diferentes pontos, se mistura, flui e então resfria. Mudanças esporádicas na intensidade do vento ou na taxa com a qual a estrela companheira arranca o envelope de hidrogênio da estrela principal, pode também explicar a estrutura condensada e os vazios vistos nas parte mais distantes no disco.

Para medir os ventos hipersônicos de cada estrela, os astrônomos viraram para lá o Observatório de Raios-X Chandra da NASA. As observações revelaram jatos de plasma quente, indicando que os ventos de ambas as estrelas estão na verdade colidindo e criando ondas de choque de alta energia que brilham nos raios-X. Esses resultados são consistentes com o que os astrônomos têm observado de outros sistemas de estrelas Wolf-Rayet.

A caótica atividade de transferência de massa terminará quando a estrela Wolf-Rayet esgotar seu material. Eventualmente, o gás no disco se dissipará, fornecendo assim uma clara visão do sistema binário.

“Qual caminho evolucionário a estrela seguirá é incerto, mas definitivamente não será nada chato”, disse Mauerhan. “A Nasty 1 poderia se desenvolver em outro sistema parecido com o da Eta Carinae. Para fazer essa transformação, a estrela companheira ganhando massa poderia experimentar uma gigantesca erupção devido a alguma instabilidade relacionada com a aquisição de matéria da Wolf-Rayet recém formada. Ou a Wolf-Rayet poderia explodir como uma supernova. Uma fusão estelar é outra saída potencial, dependendo da evolução orbital do sistema. O futuro pode ser cheio de todos os tipo de exóticas possibilidades, dependendo se ela explode ou quanto tempo a transferência de massa ocorre, e por quanto tempo a transferência de massa ocorre, e quanto tempo ela vive depois dos casos de transferência de massa”.

Os resultados obtidos pela equipe aparecem na edição online de 21 de Maio de 2015 do Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte:

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/21/full/

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