REGIÃO DE FORMAÇÃO ESTELAR PRÓXIMA FORNECE PISTAS SOBRE A FORMAÇÃO DO NOSSO SISTEMA SOLAR 20 de agosto de 2021
Uma região de formação estelar na direção da constelação de Ofiúco está a dar aos astrónomos novas informações sobre as condições em que o nosso próprio Sistema Solar nasceu. Em particular, um novo estudo do complexo de formação estelar de Ofiúco mostra como o nosso Sistema Solar pode ter sido enriquecido com elementos radioativos de vida curta.
A evidência deste enriquecimento existe desde a década de 1970, quando cientistas que estudavam certas inclusões minerais em meteoritos concluíram que eram remanescentes pristinos do Sistema Solar jovem e continham os produtos de decaimento de radionuclídeos de vida curta. Estes elementos radioativos podem ter sido lançados para o Sistema Solar nascente por uma explosão estelar (uma supernova) ou pelos fortes ventos estelares de um tipo de estrela massiva conhecida como estrela Wolf-Rayet.
Observações a vários comprimentos de onda da região de formação estelar de Ofiúco revelam interações entre nuvens de gás, formadoras de estrelas, e radionuclídeos produzidos num enxame estelar vizinho. A imagem do topo (a) mostra a distribuição de alumínio-26 a vermelho, traçada por emissões de raios-gama. A caixa central representa a área coberta na imagem em baixo e à esquerda (b), que mostra a distribuição de protoestrelas nas nuvens de Ofiúco como pontos vermelhos. A área na caixa pode ser vista em baixo à direita (c), uma composição profunda no infravermelho próximo da nuvem L1688, contendo muitos bem conhecidos núcleos pré-estelares densos com discos e protoestrelas.
Crédito: Forbes et al., Nature Astronomy 2021
Os autores do novo estudo, publicado no dia 16 de agosto na revista Nature Astronomy, usaram observações em vários comprimentos de onda da região de formação estelar de Ofiúco, incluindo novos e espetaculares dados infravermelhos, para revelar as interações entre as nuvens de gás, formadoras de estrelas, e os isótopos radioativos produzidos nas proximidades de um jovem enxame estelar. Os seus achados indicam que as supernovas no enxame estelar são a fonte mais provável de radionuclídeos de vida curta nas nuvens de formação estelar.
"O nosso Sistema Solar foi provavelmente formado numa nuvem molecular gigante juntamente com um jovem enxame estelar, e um ou mais eventos de supernova de algumas estrelas massivas neste enxame contaminaram o gás que se transformou no Sol e no seu sistema planetário," disse o coautor Douglas N. C. Lin, professor emérito de astronomia e astrofísica na Universidade da Califórnia em Santa Cruz. "Embora este cenário tenha sido sugerido no passado, a força deste artigo científico está em usar observações de vários comprimentos de onda e uma análise estatística sofisticada para deduzir uma medição quantitativa da probabilidade do modelo."
O primeiro autor, John Forbes do Centro para Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron , disse que os dados de telescópios espaciais de raios-gama permitem a deteção de raios-gama emitidos pelo isótopo radioativo alumínio-26. "Estas são observações complexas. Só podemos detetá-lo de forma convincente em duas regiões de formação estelar, e os melhores dados são do complexo de Ofiúco," explicou.
O complexo de nuvens de Ofiúco contém muitos núcleos protoestelares densos em vários estágios de formação e o desenvolvimento de discos protoplanetários, representando os primeiros estágios na formação de um sistema planetário. Ao combinar dados que vão desde os comprimentos de onda milimétricos até aos raios-gama, os investigadores foram capazes de visualizar um fluxo de alumínio-26 do enxame de estrelas próximo em direção à região de formação estelar de Ofiúco.
"O processo de enriquecimento que estamos a ver em Ofiúco é consistente com o que aconteceu durante a formação do Sistema Solar há 5 mil milhões de anos," disse Forbes. "Assim que vimos este belo exemplo de como o processo pode ocorrer, começámos a tentar modelar o enxame estelar próximo que produziu os radionuclídeos que vemos hoje em raios-gama."
Forbes desenvolveu um modelo que tem em conta cada estrela massiva que pode ter existido nesta região, incluindo a sua massa, idade e probabilidade de explodir como supernova, e incorpora os rendimentos potenciais de alumínio-26 a partir de ventos estelares e supernovas. O modelo permitiu-lhe determinar as probabilidades de diferentes cenários para a produção do alumínio-26 observado hoje.
"Agora temos informações suficientes para dizer que há uma probabilidade de 59% de ser devido a supernovas e 68% de hipótese de ser de várias fontes, não apenas de uma supernova," disse Forbes.
Este tipo de análise estatística atribui probabilidades a cenários que os astrónomos têm debatido nos últimos 50 anos, observou Lin. "Esta é a nova direção para a astronomia, quantificar a probabilidade," disse.
Os novos achados também mostram que a quantidade de radionuclídeos de vida curta incorporados em sistemas estelares recém-formados pode variar amplamente. "Muitos novos sistemas estelares nascerão com abundâncias de alumínio-26 em linha com o nosso Sistema Solar, mas a variação é enorme - várias ordens de magnitude," disse Forbes. "Isto 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 levantamento VISION do ESO de berçários estelares próximos usando o telescópio VISTA no Chile.
"Ofiúco não é uma região de formação estelar especial," disse Alves. "É apenas uma configuração típica de gás e estrelas massivas jovens, de modo que os nossos resultados devem ser representativos do enriquecimento de elementos radioativos de vida curta na formação de estrelas e planetas na Via Láctea."
Composição profunda e infravermelha da nuvem L1688 no complexo de formação estelar de Ofiúco obtido pelo levantamento VISIONS do ESO, onde o azul, verde e vermelho estão mapeados para as bandas do infravermelho próximo J (1,2 μm), H (1,6 μm) e KS (2,2 μm), respetivamente.
Crédito: João Alves/VISIONS do ESO
