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Telescópio Espacial Hubble Registra Pela Primeira Vez o Impressionante Êxodo de Anãs Brancas Em Um Aglomerado Estelar

Space Today
15 maio 2015

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Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA, os astrônomos capturaram pela primeira vez imagens de estrelas anãs brancas iniciando o seu lento movimento de migração, que dura em média 40 milhões de anos, desde o centro congestionado de um antigo aglomerado de estrelas para o subúrbio menos populado.

As anãs brancas são as relíquias das estrelas que rapidamente perderam massa, se esfriaram, e assim desligaram suas fornalhas nucleares. À medida que suas carcaças brilhantes envelhecem e perdem peso, suas órbitas começam a expandir para fora do núcleo tumultuado dos aglomerados estelares. Essa migração é causada pela briga gravitacional entre as estrelas dentro do aglomerado. Aglomerados globulares estelares separam seus componentes de acordo com a massa, governada por um jogo de sinuca gravitacional, onde as estrelas de pouca massa roubam momento de estrelas mais massivas. O resultado disso, é que estrelas mais pesadas reduzem a velocidade e mergulham no núcleo do aglomerado, enquanto estrelas mais leves ganham velocidade e se movem através do aglomerado até a sua borda. Esse processo é conhecido como segregação de massa. Até essas novas observações do Hubble, os astrônomos nunca tinham vistos definitivamente essa correia transportadora dinâmica em ação.

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Os astrônomos usaram o Hubble para observar o êxodo de estrelas do tipo anã branca no aglomerado globular estelar 47 Tucanae, um denso enxame de centenas de milhares de estrelas na nossa Via Láctea. O aglomerado fica localizado a cerca de 16700 anos-luz de distância da Terra na constelação do sul de Tucana.

“Nós já tínhamos visto a imagem final antes, ou seja, anãs brancas que já tinham se selecionado e que estavam orbitando um local fora do núcleo que é apropriado para suas massas”, explica Jeremy Heyl, da Universidade de British Columbia (UBC), em Vancouver no Canadá, o primeiro autor do artigo que descreve os resultados e que foi publicado na edição de 1 de Maio de 2015 da revista The Astrophysical Journal.

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“Mas nesse estudo, que compreende cerca de um quarto de todas as anãs brancas, presentes no aglomerado, nós estamos na verdade registrando as estrelas no processo de se movimentarem para fora e segregarem a si próprias de acordo com a massa”, disse Heyl. “O processo como um todo não dura muito, cerca de poucas centenas de milhões de anos, num aglomerado com idade de 10 bilhões de anos, para que as estrelas atinjam seu novo lar nos subúrbios do aglomerado”.

“Esse resultado nunca tinha sido observado antes, e desafia algumas das ideias sobre alguns dos detalhes de como e quando uma estrela perde sua massa perto do final da sua vida”, adiciona um membro da equipe, Harvey Richer da UBC.

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Usando a capacidade de observar a luz ultravioleta da Wide Field Camera 3 do Hubble, os astrônomos examinaram cerca de 3000 anãs-brancas, traçando duas populações com diversas idades e órbitas. Um grupo tinha 6 milhões de anos de vida e tinha apenas começado sua jornada. Outro grupo tinha cerca de 100 milhões de anos de vida e já tinha chegado no seu novo destino fora do centro, aproximadamente a 1.5 anos-luz de distância do centro, ou 9 trilhões de milhas de distância”.

Somente o Hubble pode detectar essas estrelas pois a sua luz ultravioleta é bloqueada pela atmosfera da Terra e assim não atinge os telescópios baseados no solo do nosso planeta. Os astrônomos estimam que as idades das anãs brancas, analisando suas cores, que dão os valores de temperatura das estrelas. Quanto mais quente uma anã é, mais violentamente ela brilha na luz ultravioleta.

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As anãs foram expulsas do centro do aglomerado devido às interações gravitacionais com estrelas mais pesadas orbitando a região. As estrelas nos aglomerados globulares se selecionam pelo peso, com as mais pesadas se localizando no meio. Antes de queimarem como anãs brancas, as estrelas em migração estavam entre as mais massivas no aglomerado, pesando tanto quanto o nosso Sol. As estrelas mais massivas queimaram a muito tempo atrás.

As anãs brancas em migração, contudo, não estão com pressa para sair. Suas órbitas se expandem para fora a cerca de 30 milhas por hora, aproximadamente a velocidade média para se trafegar com um carro pela cidade. As estrelas mortas continuarão nessa marcha por cerca de 40 milhões de anos, até atingirem um local que é mais apropriado para suas massas.

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Embora os astrônomos não estejam surpresos para ver essa migração, eles ficaram intrigados ao descobrir que as anãs brancas mais jovens estavam apenas começando essa jornada. Essa descoberta pode ser a evidência que as estrelas perdem a maior parte de sua massa, num estágio mais tardio em suas vidas do que se pensava anteriormente.

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Cerca de 100 milhões de anos antes das estrelas se desenvolverem em anãs brancas, elas incham e se tornam estrelas do tipo gigantes vermelhas. Muitos astrônomos acreditam que as estrelas perdem a maior parte de sua massa durante essa fase, soprando-a para o espaço. Mas as observações do Hubble revelaram que as estrelas na verdade perdem entre 40% e 50% de sua massa total, apenas 10 milhões de anos antes de se queimarem completamente como anãs brancas.

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“Esse começo tardio é a evidência de que essas estrelas anãs brancas estão perdendo uma grande quantidade de massa antes de se tornarem anãs brancas, e não durante a fase inicial de gigante vermelha, como pensavam até então a maior parte dos astrônomos”, disse Richer. “Isso então explica por que nós estamos vendo estrelas ainda no seu processo de se movimentarem lentamente para fora do centro do aglomerado. É somente depois delas perderem sua massa que elas serão gravitacionalmente empurradas para fora do centro. Se as estrelas tiverem perdido a maior parte de seu peso antes em suas vidas, nós não veríamos o dramático efeito entre as anãs brancas mais jovens e as mais velhas que estão com 100 milhões de anos de vida”.

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Embora as estrelas anãs brancas tenham exaurido o combustível hidrogênio que as faz brilharem como estrelas, essas relíquias estelares estão entre as estrelas mais brilhantes em seu aglomerado primordial, pois seus núcleos quentes brilhantes estão expostos, e são muito luminosos, principalmente na luz ultravioleta. “Quando uma anã branca se forma elas têm todo esse calor armazenado em seus núcleos, e a razão que nós observamos uma anã branca é porque com o passar do tempo elas irradiam sua energia térmica armazenada de forma lenta pelo espaço”, explicou Richer. “Elas vão se tornando mais frias e menos luminosas com o passar do tempo, pois elas não têm fontes nucleares de energia”.

Depois de passar por uma região conturbada e sofrer várias interações gravitacionais dentro do núcleo apertado de 1.5 anos-luz do aglomerado, as anãs brancas errantes, encontram poucas interações à medida que elas migram para fora, pois a densidade de estrelas diminui. “Boa parte da ação acontece quando elas têm entre 30 milhões de 40 milhões de anos de vida, e continua crescer até por volta dos 100 milhões de anos de vida, e então elas se tornam mais velhas, e as anãs brancas se desenvolvem mais lentamente”, disse Heyl.

O aglomerado 47 Tucanae é um lugar ideal para estudar a segregação de massa das anãs brancas, pois ele é próximo e tem um número significante de estrelas concentradas no centro, que podem ser resolvidas com a impressionante capacidade de observação do Telescópio Espacial Hubble.

Fonte:

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/16/full/

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