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Uma Breve Hist�ria de Quase Tudo -
Reda��o do Site Inova��o Tecnol�gica - 28/07/2012
O n�mero enorme de estrelas vampiras surpreendeu, mas est� ajudando os astr�nomos entenderem outros fen�menos at� agora inexplic�veis.[Imagem: ESO/L. Cal�ada/S.E. de Mink]
A maioria das estrelas brilhantes de massa muito elevada, respons�veis pela evolu��o das gal�xias, n�o vivem isoladas.
Quase tr�s quartos destas estrelas t�m uma companheira pr�xima, muito mais do que se supunha anteriormente.
Surpreendentemente, a maior parte destes pares interagem de modo violento, ocorrendo, por exemplo, transfer�ncia de massa de uma estrela para a outra.
Pensa-se que cerca de um ter�o destes pares acabar� por se fundir, formando uma �nica estrela.
Monstros c�smicos
O Universo � um lugar com muitos aspectos e muitas das estrelas s�o bastante diferentes do Sol.
A equipe internacional utilizou o VLT para estudar estrelas do tipo O, que apresentam temperaturas, massas e luminosidades muito elevadas. Estas estrelas t�m vidas curtas e violentas, desempenhando um papel fundamental na evolu��o das gal�xias.
Est�o tamb�m ligadas a fen�menos extremos, tais como "estrelas vampiras", onde a estrela menor suga mat�ria da superf�cie da companheira maior, e explos�es de raios gama.
"Estas estrelas s�o aut�nticos monstros," diz Hughes Sana (Universidade de Amesterdam, Holanda), autor principal do estudo. "T�m 15 ou mais vezes a massa do nosso Sol e podem ser at� um milh�o de vezes mais brilhantes. Estas estrelas s�o t�o quentes que brilham com uma luz azul-esbranqui�ada e t�m temperaturas superficiais que excedem 30 mil graus Celsius."
Os astr�nomos estudaram uma amostra de 71 estrelas de tipo O, tanto isoladas como em pares (sistemas bin�rios) em seis aglomerados estelares jovens pr�ximos na Via L�ctea. A maior parte das observa��es utilizou os telesc�pios do ESO, incluindo o VLT.
Evolu��o das gal�xias
Ao analisar a radia��o emitida por estes objetos com um detalhamento in�dito, a equipe descobriu que 75% de todas as estrelas do tipo O fazem parte de um sistema bin�rio, uma propor��o mais elevada do que se supunha at� agora, e a primeira determina��o precisa deste valor.
Mais importante ainda, a equipe descobriu que a propor��o destes pares onde as estrelas se encontram suficientemente pr�ximas uma da outra para que haja intera��o entre elas (quer atrav�s de fus�o estelar, quer atrav�s de transfer�ncia de massa pelas chamadas estrelas vampiras) � muito mais elevada do que a esperada, resultado que tem implica��es profundas na nossa compreens�o da evolu��o de gal�xias.
As estrelas do tipo O constituem apenas uma fra��o de 1% das estrelas no Universo, mas os fen�menos violentos a que est�o associadas significam que t�m um efeito desproporcional em seu meio circundante.
Os ventos e choques que v�m destas estrelas podem tanto dar origem como interromper a forma��o estelar, a sua radia��o faz com que as nebulosas brilhem, as suas supernovas enriquecem as gal�xias com elementos pesados essenciais � vida, estando ainda associadas �s explos�es de raios gama, as quais se contam entre os fen�menos mais energ�ticos no Universo. As estrelas de tipo O est�o por isso implicadas em muitos dos mecanismos que fazem evoluir as gal�xias.
"A vida de uma estrela � grandemente afetada pelo fato desta se encontrar pr�xima de outra," diz Selma de Mink (Space Telescope Science Institute, EUA), coautora do estudo. "Se duas estrelas orbitam muito pr�ximas uma da outra, poder�o eventualmente fundir-se. Mas mesmo que isso n�o aconte�a, uma das estrelas normalmente retira mat�ria da superf�cie da outra".
Estas imagens panor�micas mostram partes das Nebulosas Carina (� esquerda), �guia (ao centro) e IC 2944 (� direita). Todas elas s�o regi�es de forma��o estelar que cont�m muitas estrelas quentes jovens, incluindo v�rias estrelas brilhantes de tipo espectral O. [Imagem: ESO]
Universo n�o aceita simplifica��es
As fus�es entre estrelas, as quais a equipe estima que ser�o o destino final de cerca de 20 a 30% das estrelas de tipo O, s�o fen�menos violentos. Mas mesmo o cen�rio comparativamente calmo de estrelas vampiras, que acontece em 40 a 50% dos casos, tem efeitos profundos no modo como as estrelas evoluem.
At� agora, os astr�nomos pensavam que os sistemas bin�rios de estrelas de elevada massa, onde as componentes orbitam muito pr�ximo uma da outra, eram uma exce��o, algo apenas necess�rio para explicar fen�menos ex�ticos, tais como bin�rias de raios X, pulsares duplos ou buracos negros bin�rios.
Este novo estudo mostra que, para interpretar corretamente o Universo, n�o podemos fazer esta simplifica��o: estas estrelas duplas de elevada massa n�o s�o apenas comuns, as suas vidas s�o tamb�m fundamentalmente diferentes daquelas que existem enquanto estrelas isoladas.
Por exemplo, no caso das estrelas vampiras, a estrela menor, de massa menor, rejuvenesce ao sugar hidrog�nio fresco da sua companheira. A sua massa ir� aumentar substancialmente e ir� sobreviver � sua companheira, vivendo muito mais tempo do que uma estrela isolada com a mesma massa.
Entretanto, a estrela v�tima fica sem o seu envelope antes de ter oportunidade de se tornar numa supergigante vermelha luminosa. Em vez disso, o seu n�cleo azul quente fica exposto. Deste fen�meno resulta que a popula��o estelar de uma gal�xia distante poder� parecer muito mais jovem do que � na realidade: tanto as estrelas vampiras rejuvenescidas como as estrelas v�timas diminu�das tornam-se mais quentes e azuis em termos de cor, ficando portanto com a apar�ncia de estrelas mais jovens.
Saber a verdadeira propor��o das estrelas bin�rias de elevada massa em intera��o � por isso crucial para se poder caracterizar corretamente estas gal�xias long�nquas.
"A �nica informa��o que os astr�nomos t�m das gal�xias distantes � fornecida pela radia��o que chega aos telesc�pios. Sem fazer suposi��es sobre o que � respons�vel por esta radia��o, n�o podemos tirar conclus�es sobre a gal�xia, tais como qu�o massiva ou jovem ela �. Este estudo mostra que a suposi��o frequente de que a maioria das estrelas existem de forma isolada pode levar a conclus�es erradas," conclui Hughes Sana.
Para compreender qual a propor��o destes efeitos e como � que esta nova perspectiva afetar� a nova vis�o da evolu��o gal�ctica ser� necess�rio agora fazer a modelagem de estrelas bin�rias, algo muito complicado.
Por isso demorar� algum tempo at� que estas considera��es sejam inclu�das nos modelos de forma��o gal�ctica.
Classifica��o de estrelas
A maioria das estrelas � classificada de acordo com o seu tipo espectral, ou cor.
Este par�metro est�, por sua vez, relacionado com a massa das estrelas e a sua temperatura superficial.
Partindo da mais azul (e portanto da mais quente e de maior massa) at� a mais vermelha (e portanto a mais fria e de menor massa), a sequ�ncia de classifica��o mais comum � O, B, A, F, G, K e M.
As estrelas do tipo O t�m uma temperatura superficial de cerca de 30 mil graus Celsius ou mais, e possuem colora��o azul p�lido brilhante. A sua massa � 15 ou mais vezes a massa do Sol.
Linhas de absor��o
As estrelas que comp�em os sistemas bin�rios est�o geralmente muito pr�ximas uma da outra para poderem ser observadas como dois pontos de luz separados de modo direto.
No entanto, a equipe conseguiu detectar a sua natureza bin�ria utilizando o instrumento UVES (Ultraviolet and Visible Echelle Spectrograph) montado no VLT.
Os espectr�grafos separam a radia��o emitida pelas estrelas, num processo semelhante ao de um prisma que separa a radia��o solar num arco-�ris.
Impressos na radia��o estelar encontram-se t�nues padr�es de linhas causadas pelos elementos qu�micos presentes nas atmosferas das estrelas, que escurecem cores espec�ficas da radia��o.
Quando os astr�nomos observam estrelas �nicas, estes padr�es, chamados linhas de absor��o, est�o bem fixos, mas, nos sistemas bin�rios, as linhas vindas das duas estrelas est�o ligeiramente deslocadas, uma relativamente � outra, devido ao movimento das estrelas.
Caracter�sticas tais como o quanto estas linhas se encontram deslocadas uma da outra, ou o modo como se deslocam com o tempo, permitem aos astr�nomos determinar o movimentos das estrelas e da� as suas caracter�sticas orbitais, incluindo se as estrelas se encontram suficientemente perto uma da outra para que possa haver trocas de mat�ria ou at� fus�o.
Hidrog�nio das estrelas
A exist�ncia do n�mero enorme de estrelas vampiras agora identificado est� de acordo com um outro fen�meno anteriormente inexplic�vel.
Cerca de um ter�o das estrelas que explodem como supernovas t�m, surpreendentemente, muito pouco hidrog�nio.
No entanto, a propor��o de supernovas pobres em hidrog�nio est� de acordo com a propor��o de estrelas vampiras encontradas neste estudo.
Espera-se que as estrelas vampiras deem origem a supernovas pobres em hidrog�nio nas suas v�timas, uma vez que as camadas exteriores ricas em hidrog�nio ter�o sido arrancadas pela gravidade da estrela vampira antes de a v�tima ter tido oportunidade de explodir como supernova.
Binary Interaction Dominates the Evolution of Massive StarsH. Sana, S. E. de Mink, A. de Koter, N. Langer, C. J. Evans, M. Gieles, E. Gosset, R. G. Izzard, J.-B. Le BouquinVol.: 337 no. 6093 pp. 444-446DOI: 10.1126/science.1223344