NASA obtém visão inédita do coração do sistema estelar Eta Carinae

Em meados do século XIX, uma enorme explosão no sistema Eta Carinae criou a Nebulosa Homúnculo, a ejeção bipolar de gás e poeira vista na imagem acima. Atualmente com um ano-luz de comprimento, a nebulosa contém material suficiente para a formação de dez sóis. Crédito: NASA/ESA/Equipe SM4 ERO - Hubble
Em meados do século XIX, uma enorme explosão no sistema Eta Carinae criou a Nebulosa Homúnculo, a ejeção bipolar de gás e poeira vista na imagem acima. Atualmente com um ano-luz de comprimento, a nebulosa contém material suficiente para a formação de dez sóis. Crédito: NASA/ESA/Equipe SM4 ERO – Hubble

Na década de 1840, um fenômeno bastante peculiar intrigou os astrônomos: o brilho emitido pelo sistema Eta Carinae, composto por duas estrelas, aumentou enormemente, sem que os astrônomos pudessem oferecer uma explicação.

O η Carinae — sistema estelar mais luminoso a um alcance de 10 mil anos-luz da Terra —, é conhecido por suas súbitas e surpreendentes erupções, cujas causas ainda não foram determinadas. Agora, os resultados de um estudo de longo prazo, apresentados na reunião de 07 de janeiro da American Astronomical Society por astrônomos do Goddard Space Flight Center (GSFC), da NASA, revelaram características inéditas do sistema estelar através de dados obtidos por diversos telescópios e inseridos em um modelo teórico.

A inter-relação entre as estrelas, descrita com a maior precisão já obtida, foi transformada em modelos tridimensionais como o demonstrado no vídeo abaixo (produzido pelo GSFC — em inglês e com legendas) que, espera-se, ajudarão os pesquisadores a compreender as explosões ocorridas no passado e a prever o comportamento do sistema.

Situado a cerca de 7,5 mil anos-luz do nosso planeta, na constelação de Carina, o sistema η Carinae é composto por duas estrelas muito maciças. A primária, maior e mais brilhante, porém mais fria, tem cerca de 90 vezes a massa do Sol, sendo seu brilho 5 milhões de vezes mais intenso do que o deste. Quanto à secundária (ou companheira), menor e mais quente, é difícil identificar suas propriedades devido à interferência dos gases emitidos pela estrela principal sobre as informações obtidas pelos telescópios, embora se especule que ela tenha 30 massas solares e seu brilho seja 1 milhão de vezes o do Sol.

A curiosa dança orbital das duas estrelas as leva a uma aproximação extrema a cada 5 anos e meio, quando, no ponto conhecido como periastro, a distância entre ambas equivale à distância média entre Marte e o Sol, de apenas 225 milhões de quilômetros.

Na simulação feita pela equipe de pesquisadores, as estrelas são representadas por pequenos pontos pretos. Cores mais escuras indicam menor densidade de gás no vento estelar. No periastro, o vento da estrela menor forma uma cavidade no vento mais denso da estrela primária. Crédito: Goddard Space Flight Center/T. Madura
Na simulação feita pela equipe de pesquisadores, as estrelas são representadas por pequenos pontos pretos. Cores mais escuras indicam menor densidade de gás no vento estelar. No periastro, o vento da estrela menor forma uma cavidade no vento mais denso da estrela primária. Crédito: Goddard Space Flight Center/T. Madura

O esforço dos astrônomos da NASA se deu no sentido de estudar o comportamento dos ventos estelares, gases ejetados pelas atmosferas das duas estrelas, nos três ciclos de máxima aproximação ocorridos nos últimos onze anos, tendo o último periastro ocorrido em agosto de 2014. Os recentes ciclos de aproximação, investigados por telescópios em solo e pelo Telescópio Espacial Hubble, serviram para a criação de um modelo de computador que será testado no próximo periastro. (Os dados então obtidos serão utilizados para validar e refinar o modelo atual.)

Os meses que antecedem e os seguintes ao periastro são de profundas alterações no sistema Eta Carinae, sendo o período caracterizado por erupções de raios-X seguidas por uma emissão muito menor destes raios e pela recuperação na taxa de emissão dos mesmos, além do surgimento e desaparecimento de estruturas detectadas em determinados comprimentos de onda da luz visível.

Indica o modelo gerado que as drásticas mudanças no ambiente ao redor das estrelas são provocadas pela interação entre os ventos estelares. O vento da estrela primária, relativamente mais denso e lento, viaja a mais de 1,5 milhão de km/h. Ainda, a cada mil anos, a massa carregada por esse vento poderia formar um novo Sol. Por sua vez, o vento da estrela secundária é seis vezes mais veloz e move cerca de 100 vezes menos material do que o vento da primária.

Nesta imagem, extraída do vídeo publicado pela NASA, podem ser vistas as protrusões encontradas na cavidade que se forma na zona de contato direto entre os ventos estelares. Como um barco navegando por um canal, a estrela companheira deixa sua marca no vento estelar da primária. Suspeita-se que os "dedos" são gerados por instabilidades no gás que flui pela cavidade. Crédito: NASA Goddard
Nesta imagem, extraída do vídeo publicado pela NASA, podem ser vistas as protrusões encontradas na cavidade que se forma na zona de contato direto entre os ventos estelares. Como um barco navegando por um canal, a estrela companheira deixa sua marca no vento estelar da primária. Suspeita-se que os “dedos” são gerados por instabilidades no gás que flui pela cavidade. Crédito: NASA Goddard (clique para ampliar)

Na fronteira da interação entre os ventos estelares, o modelo (também impresso por uma impressora 3D) descreve a formação de protrusões no gás sob a forma de “dedos” (vide imagem à esquerda). Isso ocorre porque o rápido movimento da estrela companheira em torno da primária faz com que seu gás, mais veloz, produza uma cavidade espiral repleta das protrusões mencionadas na parede do denso gás emitido por esta, conforme também demonstra o vídeo acima.

No que se refere ao modo de operação das observações que possibilitaram a criação do modelo, telescópios terrestres monitoraram um comprimento de onda de luz azul emitido por átomos de hélio que perderam um único elétron, condição que reflete o vento da estrela primária. Já o Hubble capta o sinal emitido por átomos de ferro que perderam dois elétrons, fato que revela o momento em que o gás da estrela primária é atingido pela luz ultravioleta da companheira. Por fim, os raios-X são gerados diretamente na área de colisão entre os ventos, onde o gás é superaquecido.

Imagens obtidas pelo Hubble (entre 2010 e 2014) mostram o gás fluindo para fora do sistema sob o formato de "patas de caranguejo". Essas patas somem quando o ferro ionizado deixa de ser energizado pelos raios UV da estrela secundária. Crédito: Goddard Space Flight Center/T. Gull et al.
Imagens obtidas pelo Hubble (entre 2010 e 2014) mostram o gás fluindo para fora do sistema sob o formato de “patas de caranguejo”. Essas patas somem quando o ferro ionizado deixa de ser energizado pelos raios UV da estrela secundária. Crédito: Goddard Space Flight Center/T. Gull et al.

As cavidades espirais podem percorrer muitas vezes a distância entre a Terra e o Sol, tendendo a se afastar da estrela primária, razão pela qual ainda é possível ver o resultado do movimento no antepenúltimo periastro, ocorrido há onze anos. As espirais desaparecem quando, em um novo periastro, a estrela secundária mergulha na zona de gás mais denso da primária, que absorve sua luz ultravioleta e impede que esta energia chegue ao ferro ionizado — sem energia, o ferro deixa de emitir luz e os braços da espiral somem (observe a figura à direita). Conforme deixa a região mais densa, a luz UV da estrela companheira atravessa o vento da primária e volta a energizar o ferro, fazendo com que a espiral volte a ser visível.

O destino das estrelas do Eta Carinae é incerto, embora seja prossível que elas se transformem em supernovas (ou hipernovas, explosões cujo nível de energia supera o das supernovas). De acordo com os pesquisadores, a quantidade de massa que as estrelas perderem (através do vento estelar e de explosões ainda não explicadas) antes de se submeterem à própria gravidade determinará a violência de sua morte.

Um novo periastro ocorrerá em fevereiro de 2020, quando a história da interação entre as estrelas ganhará um novo capítulo a ser explorado pelos astrônomos.

 

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é graduado em Ciências Econômicas pela Universidade Estadual Paulista (Unesp) e trabalha como consultor financeiro na Valore Brasil - Controladoria de Resultados. Atualmente, cursa o MBA em Controladoria e Finanças na Universidade de São Paulo (USP). Entusiasta da razão e da ciência, fundou o espaço de divulgação científica Make It Clear Brasil, em 2013.

1 Comentário

  1. Meus parabéns. Uma matéria de grande teor científico e bem explicada. O universo em si é incrivelmente incrível.

    Arigatou gozaimasu.

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