A Dra. Varsha Ramachandran do ZAH (Zentrum für Astronomie; Centro para Astronomia em português) da Universidade de Heidelberg e os seus colegas descobriram a primeira estrela "despojada" de massa intermédia. Esta descoberta marca um elo em falta na nossa imagem da evolução estelar em direção a sistemas com estrelas de neutrões em fusão, que são cruciais para compreender a origem de elementos pesados, como a prata e o ouro. A Dra. Ramachandran é pós-doutorada no grupo de investigação do Dr. Andreas Sander, localizado no ARI (Astronomisches Rechen-Institut; Instituto de Cálculo Astronómico em português) do ZAH. Estes resultados foram agora publicados na revista Astronomy & Astrophysics Letters.

A equipa de investigadores descobriu a primeira representante da população de estrelas despojadas de massa intermédia, há muito prevista, mas ainda não confirmada. As "estrelas despojadas" são estrelas que perderam a maior parte das suas camadas exteriores, revelando o seu núcleo quente e denso, rico em hélio, que resulta da fusão nuclear do hidrogénio em hélio. A maioria destas estrelas despojadas formam-se em sistemas binários, nos quais a forte atração gravitacional de uma estrela retira e acreta matéria da sua companheira.

Há muito tempo que os astrofísicos conhecem a existência de estrelas despojadas de massa baixa, conhecidas como subanãs, bem como as suas primas massivas, conhecidas como estrelas Wolf-Rayet. Mas, até agora, nunca tinham conseguido encontrar nenhuma das chamadas "estrelas despojadas de massa intermédia", o que levantava a questão de saber se a nossa imagem teórica básica precisava de uma revisão importante.

Ao examinarem estrelas quentes e luminosas com instrumentos de espetroscopia de alta resolução do VLT (Very Large Telescope) do ESO, no Chile, a Dra. Ramachandran e os seus colegas detetaram assinaturas suspeitas no espetro de uma estrela quente e massiva que anteriormente tinha sido classificada como um objeto único. Uma investigação detalhada do espetro revelou que o objeto não é apenas uma estrela, mas sim um sistema binário, consistindo da estrela despojada de massa intermédia e de uma companheira com rotação rápida, uma chamada estrela Be, que tinha sido acelerada graças à acreção de massa da estrela despojada progenitora. O sistema está localizado na Pequena Nuvem de Magalhães (PNM), uma galáxia anã vizinha. As estrelas desta galáxia têm uma menor abundância de elementos mais pesados, simplesmente designados "metais" pelos astrofísicos, do que as estrelas massivas da nossa Via Láctea. As estrelas massivas pobres em metais da PNM funcionam, portanto, como uma janela para o passado da nossa própria Galáxia e para a evolução química do Universo.

Ilustração esquemática da evolução do recém-descoberto sistema binário massivo em direção a um evento de fusão de uma estrela de neutrões dupla. Uma supernova de invólucro despojado ocorre no meio, seguida por um binário de raios X Be. Crédito: Varsha Ramachandran, ZAH/ARI

A Dra. Ramachandran fez os seus estudos universitários na Índia, antes de se mudar para Potsdam, na Alemanha, para o seu doutoramento. Desde setembro de 2021 que trabalha no ZAH/ARI. "Com a nossa descoberta, demonstramos que a população destas estrelas, há muito desaparecida, de facto existe! Mas as nossas descobertas também indicam que podem ter um aspeto muito diferente do que esperávamos", explica a Dra. Ramachandran e acrescenta que, em vez de terem perdido completamente as suas camadas exteriores, essas estrelas podem reter uma quantidade pequena, mas suficiente de hidrogénio no topo dos seus núcleos de hélio, o que as faz parecer muito maiores e mais frias do que realmente são. "Por isso, chamamos-lhes 'estrelas parcialmente despojadas'", acrescenta. O Dr. Andreas Sander salienta que o seu manto de hidrogénio remanescente é uma forma de disfarce. "As estrelas parcialmente despojadas parecem muito semelhantes a estrelas quentes normais, não despojadas, escondendo-se assim à vista de todos. Apenas dados de alta resolução combinados com uma análise espetral cuidadosa e modelos computacionais detalhados podem revelar a sua verdadeira natureza". Não é de admirar que tenham escapado à deteção durante tanto tempo. "O que mais chamou a atenção nesta estrela foi a sua massa: algumas vezes mais massiva do que o nosso Sol pode parecer muito, mas é extraordinariamente leve para a sua aparência de supergigante azul", explica o líder do grupo de investigação.

O Dr. Jakub Klencki, investigador independente do ESO e coautor do respetivo trabalho de investigação, explica que o sistema recém-descoberto serve de elo crítico na cadeia evolutiva que liga várias diferentes "espécies" de objetos exóticos. "Os nossos modelos de evolução estelar preveem que, daqui a cerca de um milhão de anos, a estrela despojada explodirá como uma supernova de invólucro despojado, deixando para trás uma estrela de neutrões remanescente", sublinha o Dr. Klencki acerca da nova descoberta.

A descoberta da Dra. Ramachandran e dos seus colegas marca a primeira estrela despojada deste tipo encontrada até à data numa galáxia pobre em metais. Se o binário sobreviver à explosão de supernova, os papéis das duas estrelas inverter-se-ão: Nesse caso, a estrela Be companheira doará massa à estrela de neutrões acretora, tornando-se num chamado binário de raios X Be. Estes sistemas fascinantes são considerados os progenitores dos eventos de fusão de estrelas de neutrões duplas, talvez os maiores espetáculos cósmicos observados até à data e a origem de elementos químicos como a prata ou o ouro. Compreender o seu percurso de formação é um dos principais desafios da astrofísica moderna e as observações das fases evolutivas intermédias são cruciais para o conseguir. "A nossa descoberta acrescenta uma peça importante ao puzzle, fornecendo as primeiras restrições diretas sobre a forma como se processa a evolução da transferência de massa em sistemas estelares tão massivos", conclui a Dra. Ramachandran.

// ZAH da Universidade de Heidelberg (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

Estrela binária SMCSGS-FS 69:
Stellar Catalog

Estrelas Be:
Wikipedia

Binário de raios X Be:
Wikipedia

Estrelas subanãs:
Wikipedia

Estrelas Wolf-Rayet:
Wikipedia

Pequena Nuvem de Magalhães:
Wikipedia

VLT:
ESO
Wikipedia

ESO:
Página oficial
Wikipedia