Ao contrário dos humanos, as estrelas nascem com todo o peso que jamais terão. O peso de um ser humano ao nascer varia apenas alguns quilos, mas o peso de uma estrela varia de menos de um décimo a mais de 100 vezes a massa do nosso Sol. Embora os astrônomos saibam que as estrelas vêm em uma variedade de massas, elas ainda estão perplexas quando se trata de descobrir se as estrelas têm um limite de peso ao nascer.
Agora, os astrônomos deram um passo importante para estabelecer um limite de peso para as estrelas. Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA, os astrônomos fizeram a primeira medição direta dentro da nossa Via Láctea, que as estrelas têm um limite para o tamanho que podem formar. Estudando o aglomerado de estrelas mais denso conhecido em nossa galáxia, o aglomerado de arcos, os astrônomos determinaram que as estrelas não são criadas maiores que cerca de 150 vezes a massa do nosso Sol, ou 150 massas solares.
A descoberta aproxima os astrônomos da compreensão do complexo processo de formação de estrelas e dá a base mais forte à idéia de que as estrelas têm um limite de peso. Saber o tamanho de uma estrela pode formar pistas importantes sobre como o universo produz estrelas. Estrelas maciças são os "motores e agitadores" do universo. Eles fabricam muitos dos elementos mais pesados do cosmos, que são os blocos de construção de novas estrelas e planetas. Estrelas pesadas também podem ser a fonte de explosões titânicas de raios gama, que inundam uma galáxia com radiação.
"Este é um aglomerado incrível que contém uma rica coleção de algumas das estrelas mais massivas da galáxia, mas parece que está faltando estrelas mais massivas que 150 vezes a massa do nosso Sol", disse o astrônomo Donald F. Figer de Instituto de Ciências do Telescópio Espacial, em Baltimore, Maryland. “As teorias prevêem que quanto mais maciço o aglomerado, mais maciças são as estrelas dentro dele. Observamos um dos aglomerados mais maciços de nossa galáxia e descobrimos que há um corte acentuado no tamanho de uma estrela.
“As teorias padrão preveem 20 a 30 estrelas no aglomerado de arcos com massas entre 130 e 1.000 massas solares. Mas não encontramos nenhum. Se eles tivessem se formado, nós os teríamos visto. Se a previsão fosse de apenas uma ou duas estrelas e não víssemos nenhuma, poderíamos afirmar que nosso resultado pode ser devido a erros estatísticos. ”
Figer está realizando estudos de acompanhamento para determinar um limite superior em outros aglomerados de estrelas para testar seu resultado. Sua descoberta é consistente com estudos estatísticos de aglomerados de estrelas de menor massa em nossa galáxia e com observações de um aglomerado de estrelas massivo conhecido como R136 em nosso vizinho galáctico, a Grande Nuvem de Magalhães. Nesse aglomerado, os astrônomos descobriram que as estrelas não eram criadas com mais de 150 massas solares.
Os astrônomos têm incerteza sobre o tamanho de uma estrela antes que ela não consiga se segurar e se separar. Mesmo com os avanços da tecnologia, os astrônomos não sabem o suficiente sobre os detalhes do processo de formação de estrelas para determinar um limite de massa superior para estrelas. Consequentemente, as teorias previram que as estrelas podem ser entre 100 a 1.000 vezes mais massivas que o nosso Sol. Prever um limite de peso mais baixo para estrelas foi mais fácil. Objetos com menos de um décimo da massa solar não são pesados o suficiente para sustentar a fusão nuclear em seus núcleos e brilhar como estrelas.
Fazer essa descoberta foi tão difícil que Figer passou sete anos intrigando os dados do Hubble. Os resultados foram publicados na edição de 10 de março da revista Nature.
"Sabendo que reivindicações extraordinárias exigem provas extraordinárias, coço a cabeça por um longo tempo tentando descobrir por que o resultado pode estar errado", disse ele.
Figer usou a câmera de infravermelho próximo e o espectrômetro de múltiplos objetos do Hubble para estudar centenas de estrelas, variando de 6 a 130 massas solares. (Embora Figer não tenha encontrado estrelas maiores que 130 massas solares, ele conservadoramente estabeleceu o limite superior de 150 massas solares.) hub da galáxia, um viveiro de formação estelar maciça. Nesta região turbulenta, enormes nuvens de gás colidem para formar estrelas gigantes.
A câmera infravermelha do Hubble é adequada para analisar os arcos, porque penetra no núcleo empoeirado de nossa galáxia e produz imagens nítidas, permitindo que o telescópio veja estrelas individuais em um aglomerado bem compactado. Figer estimou as massas das estrelas medindo a idade do aglomerado e o brilho das estrelas individuais. Ele também colaborou com Francisco Najarro, do Instituto de Construção da Materia, em Madri, que produziu modelos detalhados para confirmar as massas, abundâncias químicas e idades das estrelas do aglomerado.
Um cluster deve atender a uma longa lista de requisitos para que os astrônomos o usem para identificar um limite de massa superior. O aglomerado deve ser robusto o suficiente, cerca de 10.000 massas solares, para produzir estrelas grandes o suficiente para sondar o limite superior. Um cluster também não pode ser muito jovem ou muito velho. Selecionando um cluster mais antigo? além de 2,5 milhões de anos? significa que muitas das grandes estrelas jovens já explodiram como supernovas. Em um cluster muito jovem? menos de 2 milhões de anos? muitas das estrelas ainda estão envoltas em suas nuvens de poeira natalinas, e os astrônomos não podem vê-las.
Outro fator importante é a distância de um aglomerado da Terra. Os astrônomos devem conhecer a distância do aglomerado para estimar com segurança o brilho de suas estrelas, um ingrediente-chave usado para estimar a massa de uma estrela. O cluster também deve estar próximo o suficiente para ver estrelas individuais. O cluster Arches é o único cluster da galáxia que atende a todos esses requisitos, disse Figer.
Os arcos superam quase todos os outros aglomerados de estrelas da galáxia. Com uma massa equivalente a mais de 10.000 estrelas como o nosso Sol, o aglomerado de monstros é 10 vezes mais pesado que os aglomerados de estrelas jovens típicos, como o aglomerado Orion, espalhados por toda a Via Láctea. Se nossa vizinhança galáctica estivesse tão cheia de estrelas, mais de 100.000 estrelas preencheriam o vazio do espaço entre nosso Sol e seu vizinho mais próximo, a estrela Alpha Centauri, a 4,3 anos-luz de distância. Os astrônomos estimam que apenas 1 em cada 10 milhões de estrelas na galáxia é tão brilhante quanto as estrelas do aglomerado de arcos. Pelo menos uma dúzia de estrelas do aglomerado pesa cerca de 100 vezes a massa do nosso Sol.
Figer adverte que o limite superior não descarta a existência de estrelas maiores que 150 massas solares. Tais estrelas pesadas, se existirem, poderiam ter ganhado peso ao se fundirem com outra estrela massiva. Por exemplo, a jovem estrela Pistol, localizada perto do nosso centro galáctico, é 150 a 250 vezes mais massiva que o nosso Sol. Essa estrela gigante, no entanto, parece fora de lugar porque mora em um bairro de estrelas mais velhas. Uma maneira de explicar esse aparente paradoxo, disse Figer, é que a pistola pode ser uma estrela "nascida de novo", formada a partir da fusão de duas estrelas. Sua explicação não é apenas teoria. Os astrônomos descobriram estrelas mais antigas que renasceram através de fusões com outras estrelas em antigos aglomerados globulares.
A pistola também pode fazer parte de um sistema de estrela dupla que se disfarça como uma única estrela gigante. As duas estrelas não foram desmascaradas porque não podem ser resolvidas nem pelo telescópio Hubble.
Os sistemas de estrela dupla, alertam os astrônomos, podem constituir algumas das estrelas mais massivas do aglomerado de arcos. Isso significa que o limite superior nos arcos pode ser menor que 150 massas solares, mas não maior.
O próximo passo de Figer é identificar mais grupos para testar seu limite de peso. Vários telescópios, incluindo o Telescópio Espacial Spitzer, têm procurado novos aglomerados de estrelas em nossa Via Láctea. Nos últimos dois anos, o número de aglomerados conhecidos em nossa galáxia dobrou de algumas centenas para 500, disse Figer. Muitos dos clusters recém-encontrados são compilados no catálogo do Two Micron All Sky Survey (2MASS). Figer já identificou cerca de 130 desses grupos recém-descobertos como possíveis candidatos a estudo. A NASA reconheceu o importante trabalho de Figer, concedendo a ele um prêmio de cinco anos de Astrofísica Espacial a Longo Prazo, que apoiará sua busca pelas estrelas mais massivas da Via Láctea.
Fonte original: Hubble News Release
