Estrelas parecidas com o Sol descobertas a orbitarem companheiras ‘escuras’

Esta ilustração mostra um sistema estelar binário constituído por uma estrela de neutrões densa e uma estrela normal semelhante ao Sol (canto superior esquerdo). Utilizando dados da missão Gaia da ESA, os astrónomos encontraram vários sistemas como este, em que os dois corpos estão muito separados. Como os corpos nestes sistemas estão muito afastados, com separações em média 300 vezes superiores ao tamanho de uma estrela semelhante ao Sol, a estrela de neutrões está adormecida – não está ativamente a roubar massa à sua companheira e, por isso, é muito ténue. Para encontrar estas estrelas de neutrões ocultas, os cientistas usaram observações do Gaia para procurar uma oscilação nas estrelas semelhantes ao Sol, causada pela atração gravitacional das estrelas de neutrões nos sistemas. Estas são as primeiras estrelas de neutrões descobertas apenas devido aos seus efeitos gravitacionais. Como se pode ver nesta ilustração, a intensa gravidade da estrela de neutrões compacta – que é cerca de 100.000 vezes mais pequena que a estrela semelhante ao Sol, mas mais massiva – distorce a nossa visão do céu à sua volta, produzindo uma visão espelhada e distorcida da estrela vizinha. Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC)
Os astrónomos descobriram 21 estrelas como o nosso Sol em órbita de estrelas de neutrões – remanescentes massivos e compactos de estrelas que explodiram anteriormente. As estrelas de neutrões escondidas foram descobertas apenas através dos seus efeitos gravitacionais. Embora as estrelas de neutrões sejam mais massivas do que as estrelas semelhantes ao Sol, os dois objetos orbitam-se mutuamente em torno de um centro de massa comum. À medida que as estrelas de neutrões orbitam, puxam pelas estrelas semelhantes ao Sol, fazendo-as oscilar. A missão Gaia da ESA detetou esta oscilação ao observar as órbitas das estrelas semelhantes ao Sol (pontos amarelos) durante um período de três anos. Nesta animação, as estrelas semelhantes ao Sol estão a verde e as estrelas de neutrões (e as suas órbitas) a roxos.
Crédito: Caltech/Kareem El-Badry

Isto significa que os recém-descobertos “cadáveres” estelares estão demasiado longe das suas parceiras para lhes estarem a roubar material. Em vez disso, estão adormecidos e escuros. “Estas são as primeiras estrelas de neutrões descobertas apenas devido aos seus efeitos gravitacionais”, afirma El-Badry.

A descoberta é algo surpreendente porque não é claro como é que uma estrela que explodiu acaba ao lado de uma estrela como o nosso Sol.

“Ainda não temos um modelo completo de como estes binários se formam”, explica El-Badry. “Em princípio, a progenitora da estrela de neutrões deveria ter-se tornado enorme e interagido com a estrela do tipo solar durante a sua evolução tardia.” A enorme estrela teria colidido com a pequena estrela, provavelmente engolindo-a temporariamente. Mais tarde, a estrela de neutrões progenitora teria explodido como supernova, o que, de acordo com os modelos, deveria ter desvinculado os sistemas binários, fazendo com que as estrelas de neutrões e as estrelas do tipo do Sol se afastassem em direções opostas.

“A descoberta destes novos sistemas mostra que pelo menos alguns binários sobrevivem a estes processos cataclísmicos, embora os modelos ainda não consigam explicar totalmente como”, afirma.

O Gaia conseguiu encontrar as improváveis companheiras devido às suas órbitas largas e longos períodos (as estrelas semelhantes ao Sol orbitam em torno das estrelas de neutrões com períodos de seis meses a três anos). “Se os corpos estiverem demasiado próximos, a oscilação será demasiado pequena para ser detetada”, diz El-Badry. “Com o Gaia, somos mais sensíveis às órbitas mais largas”. O Gaia é também mais sensível aos binários que estão relativamente próximos. A maior parte dos sistemas recentemente descobertos situam-se a menos de 3000 anos-luz da Terra – uma distância relativamente pequena quando comparada, por exemplo, com os 100.000 anos-luz de diâmetro da Via Láctea.

As novas observações também sugerem quão raros são os pares. “Estimamos que cerca de uma em cada milhão de estrelas do tipo solar orbita uma estrela de neutrões numa órbita larga”, disse.

El-Badry também tem interesse em encontrar buracos negros adormecidos e invisíveis em órbita de estrelas semelhantes ao Sol. Usando os dados do Gaia, encontrou dois destes buracos negros silenciosos escondidos na nossa Galáxia. Um deles, chamado Gaia BH1, é o buraco negro mais próximo da Terra, a 1600 anos-luz de distância.

“Também não sabemos ao certo como é que estes binários com buracos negros se formaram”, diz El-Badry. “Existem claramente lacunas nos nossos modelos da evolução de estrelas binárias. Encontrar mais destas companheiras escuras e comparar as suas estatísticas populacionais com as previsões de diferentes modelos ajudar-nos-á a perceber como se formam.”

// Caltech (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Open Journal for Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

Estrelas de neutrões:
Wikipedia
Universidade de Maryland

Estrelas parecidas com o Sol:
Wikipedia

Gaia:
ESA
ESA – 2
Gaia/ESA
Programa Alertas de Ciência Fotométrica do Gaia
Catálogo DR3 do Gaia
Wikipedia

Sobre Miguel Montes

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