Perrengue Cósmico: estrelas em condições extremas

Impressão artística do sistema Cygnus X1, supostamente composto por uma estrela e um buraco negro. Crédito: ESA/Hubble European Space Agency Information Centre (M. Kornmesser, L. L. Christensen)

Uma das coisas que mais me fascinava quando eu era criança era uma reprodução artística de uma estrela gigante azul que tinha um buraco negro ao lado, que sugava seu material para dentro do poço sem fim, formando um disco de material superaquecido e extremamente brilhante. Eu achava isso interessante porque é uma realidade absurdamente diferente da nossa: nós vivemos perto de uma estrela comum da sequência principal, em um sistema estelar não binário, na região mais “tranquila” da galáxia… Enquanto existem outros sistemas estelares por aí que passam o maior perrengue cósmico que se pode imaginar! E por isso eu decidi iniciar esta série de posts, que vai falar sobre as situações mais extremas que se pode encontrar no universo.

As estatísticas mostram que a aproximadamente a metade dos sistemas estelares no universo observável são binários ou múltiplos, ou seja, eles são compostos por mais de uma estrela gravitacionalmente ligadas. Um exemplo é o sistema Alfa Centauri, que fica bem perto de nós. Se você tiver um telescópio de fundo de quintal, poderá facilmente observar as duas estrelas principais deste sistema (elas ficam bastante próximas).

O problema de sistemas múltiplos é que eles podem ser muito instáveis. Quando um sistema binário se aproxima ao buraco negro supermassivo da Via Láctea, uma das estrelas é ejetada em velocidade muito alta, tornando-se o que nós chamamos de Rogue Star: estrelas que vagam pelo espaço intergaláctico sem estar gravitacionalmente ligadas a outros objetos. “Essas estrelas chamam bastante atenção. São gigantes vermelhas com alta metalicidade, o que lhes confere uma cor diferente” diz a professora Kelly Holley-Bockelmann. A outra companheira da estrela ejetada será fatalmente sugada pela buraco negro supermassivo, então o destino de ambas é bastante desolador.

Fusão forçada de estrelas supermassivas

Recentemente, pesquisadores descobriram que na Nebulosa Tarântula, localizada na galáxia satélite Grande Nuvem de Magalhães, existem estrelas que chegam a ter 300 vezes a massa do Sol, algo que ultrapassa em 2 vezes o limite estabelecido pelos modelos estelares conhecidos pela Astrofísica. A explicação mais plausível encontrada foi que nesta região de intensa formação estelar, acabam se formando muitos sistemas binários cujos indivíduos ficam muito perto uns dos outros, o que ocasiona fusão de estrelas. As gigantes azuis são as estrelas mais extremas que ocorrem no Universo, você consegue imaginar o quão intenso é o ambiente nas redondezas desses sistemas binários?

Nebulosa da Tarântula (ou 30 Doradus), na Grande Nuvem de Magalhães, fotografada pelo telescópio espacial Hubble. Crédito: NASA, ESA et al.

E o perrengue na Nebulosa da Tarântula não para por aí. A coisa fica pior! Antes, acreditava-se que 30 Doradus era um aglomerado único de estrelas na Grande Nuvem de Magalhães. No entanto, dados mais recentes do telescópio Hubble revelam que na verdade trata-se de 2 aglomerados em rota de colisão.

Superprodução de estrelas

Uma descoberta recente da astronomia foi um aglomerado de galáxias localizado na constelação da Fênix que possui uma característica bastante marcante: ele produz estrelas em uma taxa extremamente alta, cerca de 2 indivíduos por dia! Para se ter uma ideia, na Via Láctea estima-se que nasça apenas 1 estrela por ano. O nome provisório de Aglomerado da Fênix (o mesmo nome da constelação) não se deve à falta de criatividade dos pesquisadores, mas sim por este grupo de galáxia ter cerca de 6 bilhões de anos de idade, o que significa que é bem velha, e não deveria ter uma taxa de nascimento estelar tão alta assim. “A galáxia central deste aglomerado parece ter renascido das cinzas com uma nova explosão de formação estelar” diz Michael McDonald, do MIT.

Acredita-se que este fenômeno se deve ao fato de o buraco negro naquela galáxia não produzir jatos fortes o suficiente para previnir a resfriamento de gás (elemento necessário para a produção de estrelas). Com uma taxa assim tão alta de nascimento estelar, é de se esperar que as condições nesse local sejam bastante extremas.

Sistema binário autodestrutivo

O caso mais interessante (e o meu favorito) de perrengue cósmico para estrelas é o sistema Cygnus X1 (o da imagem lá em cima). Ele foi descoberto durante um survey (varredura) do céu em busca de fontes de raio-X, e recebeu este nome por ter sido a primeira fonte descoberta na constelação do Cisne (Cygnus). Estudos mostraram que este é um sistema binário composto por dois objetos: um deles é uma estrela gigante azul de 20 massas solares, enquanto o outro é um objeto de 15 massas solares, mas é extremamente pequeno. Especula-se que este é o núcleo colapsado de uma estrela, pois a sua massa é muito grande para ser uma anã branca ou uma estrela de nêutrons, então ele tem que ser um buraco negro.

O buraco negro em Cygnus X1 suga o material da superfície da estrela de nome chato HDE 226868, que começa a o orbitar muito rapidamente, formando um disco de acreção de material superaquecido, que por sua vez emite radiação em raio-X (por isso foi encontrado na varredura). Para você ter uma ideia do quão rápido é o giro do material em volta do buraco negro, estudos recentes sugerem que a rotação seja de 800 vezes por segundo, uma das maiores frequências já registradas para buracos negros.

Acredita-se que Cygnus X1 era um sistema de binário de estrelas há cerca de 6 milhões de anos atrás. Provavelmente havia troca de material entre as estrelas, e talvez uma delas tenha sugado material demais da outra, ocasionando um aumento muito grande na sua massa, até que a pressão de radiação não suportou esse aumento e a estrela colapsou sobre ela mesma em questão de horas, desaparecendo completamente e formando o buraco negro, sem nem mesmo passar pela fase de supernova. Você já imaginou ter seu corpo inteiro espremido em um espaço equivalente à ponta de um alfinete? É mais ou menos isso que aconteceu com a pobre estrela. Será que tem perrengue pior que esse?

Imagem em raios gama dos sistemas Cygnus X1 (bolha branca mais brilhante) e Cygnus X3 (que é um disco de acreção em volta de uma estrela de nêutrons). Crédito: ESA

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