O gigante da luz revela um estágio evolutivo ausente

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Impressão artística do sistema binário massivo descoberto que consiste em uma estrela abstrata ao fundo e uma estrela Be em primeiro plano. Embora a estrela despojada pareça maior, ela tem apenas 3 massas solares depois que sua casca foi despojada. A estrela em primeiro plano ganhou muita massa e agora está girando rapidamente, resultando em uma forma oblata e um disco circundante. Crédito: Elisa Chaucer/aluna de doutorado no grupo do Dr. Ramachandran e do Dr. Sander

O Dr. Varsha Ramachandran do Centro de Astronomia da Universidade de Heidelberg (ZAH) e seus colegas revelaram a primeira estrela de massa média “sem massa”. A descoberta representa um elo perdido em nossa imagem da evolução estelar em direção à fusão de sistemas de estrelas de nêutrons, o que é essencial para nossa compreensão da origem de elementos pesados, como prata e ouro. O Dr. Ramachandran é um pesquisador de pós-doutorado no grupo de pesquisa do Dr. Andreas Sander, baseado no Reschen Astronomy Institute (ARI) do ZAH. Estes resultados são agora publicados em Astronomia e astrofísica.

A equipe de pesquisadores descobriu o primeiro representante de estrelas de massa intermediária há muito previstas, mas ainda não confirmadas. “Estrelas truncadas” são estrelas que perderam a maior parte de suas camadas externas, expondo seus núcleos quentes, densos e ricos em hélio, que resultam da fusão nuclear do hidrogênio com o hélio. A maioria dessas estrelas nuas se forma em sistemas estelares binários, onde a forte gravidade de uma estrela se desprende e o material de sua companheira se acumula.

Há muito tempo, os astrofísicos conhecem as estrelas abstratas de baixa massa, conhecidas como sub-anãs, bem como suas primas massivas, conhecidas como estrelas Wolf-Rayet. Mas, até agora, eles nunca conseguiram encontrar nenhuma dessas chamadas “estrelas nuas de massa média”, o que levanta questões sobre se nosso quadro teórico básico precisa de uma grande revisão.

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Ao escanear estrelas quentes e brilhantes com os instrumentos de espectroscopia de alta resolução do VLT do European Southern Observatory, Very Large Telescope no Chile, a Dra. Ramachandran e seus colegas detectaram sinais suspeitos no espectro de uma estrela quente que já foi massiva. Classificado como um único objeto. Uma investigação detalhada do espectro revelou que o objeto não é uma única estrela, mas na verdade um sistema binário, consistindo de uma estrela de massa média e um acessório de rotação rápida, uma chamada estrela be que foi envolvida pela massa acumulada do progenitor nu da estrela.

O sistema está localizado em uma galáxia anã vizinha chamada Pequena Nuvem de Magalhães (SMC). As estrelas nesta galáxia têm uma menor abundância de elementos mais pesados, que os astrofísicos chamam simplesmente de “metais”, do que as estrelas massivas da nossa própria Via Láctea. Assim, as estrelas massivas e pobres em metal no SMC servem como uma janela para o passado da nossa galáxia e a evolução química do universo.






Ilustração esquemática da evolução do recém-descoberto sistema binário massivo em direção a um evento de fusão de estrela dupla de nêutrons. Uma supernova de envelope ocorre no meio, seguida por um binário de raios-X Be. Crédito: Varsha Ramachandran, ZAH/ARI

A Dra. Ramachandran concluiu seus estudos de graduação na Índia, antes de se mudar para Potsdam, Alemanha, para obter seu doutorado. Trabalha desde setembro de 2021 no ZAH/ARI. “Com a nossa descoberta, provamos que aglomerados há muito perdidos dessas estrelas realmente existem. Mas nossas descobertas também sugerem que elas podem ter uma aparência muito diferente do que esperávamos”, explica o Dr. Ramachandran, que acrescenta que, em vez de perder completamente sua superfície externa camadas, elas podem reter Essas estrelas têm uma quantidade pequena, mas suficiente, de hidrogênio sobre seus núcleos de hélio, o que as faz parecer muito maiores e mais frias do que realmente são.

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“Assim, nós as chamamos de ‘estrelas parcialmente nuas'”, acrescenta ela. O Dr. Andreas Sander aponta que o manto remanescente de hidrogênio é uma forma de disfarce. “As estrelas parcialmente nuas são muito semelhantes às estrelas regulares, não nuas, e assim estão essencialmente se escondendo à vista de todos. Somente dados de alta resolução combinados com análise espectral cuidadosa e modelos de computador detalhados podem revelar sua verdadeira natureza.”

Não surpreendentemente, eles escaparam da detecção por tanto tempo. “O dom especial desta estrela foi a sua massa: pode parecer algumas vezes mais massiva que o nosso Sol, mas esta é uma luz invulgar devido à sua gigantesca aparência azul,” explica o líder do grupo de investigação.

O Dr. Jacob Klinke, pesquisador independente do Observatório Europeu do Sul (ESO) e co-autor do trabalho de pesquisa em questão, explica que o sistema recém-descoberto serve como um elo crítico na cadeia evolutiva que conecta várias “espécies” diferentes de organismos alienígenas. “Nossos modelos de evolução estelar prevêem que daqui a cerca de um milhão de anos, a estrela nua explodirá como uma presumida supernova envelopada, deixando para trás um remanescente de estrela de nêutrons”, disse o Dr. Klinke.

A descoberta feita pela Dra. Ramachandran e seus colegas marca a primeira estrela nua a ser encontrada em uma galáxia pobre em minerais. Se o binário sobreviver à explosão da supernova, os papéis das duas estrelas se inverterão: o companheiro Be-star doará massa ao complexo de estrelas de nêutrons, tornando-se o chamado binário Be-ray.

Tais sistemas notáveis ​​são considerados os progenitores de eventos de fusão dupla de estrelas de nêutrons, talvez as maiores cenas cósmicas observadas até hoje e a origem de elementos químicos como prata ou ouro. Compreender seu caminho de formação é um dos maiores desafios da astrofísica moderna, e observações de estágios evolutivos intermediários são essenciais para alcançá-lo.

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“Nossa descoberta acrescenta uma peça importante ao quebra-cabeça, gerando as primeiras restrições diretas sobre como a evolução da transferência de massa ocorre em tais sistemas estelares massivos”, conclui o Dr. Ramachandran.

Mais Informações:
Ramachandran et al., uma estrela massiva parcialmente despojada em um binário binário de baixo teor metálico, Astronomia e astrofísica (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202346818

Informações do jornal:
Astronomia e astrofísica


Introdução à astronomia e astrofísica

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