Enquanto estrelas moribundas dão seu último suspiro de vida, eles gentilmente borrifam suas cinzas no cosmos através das magníficas nebulosas planetárias. Essas cinzas, espalhou-se por meio de ventos estelares, são enriquecidos com muitos elementos químicos diferentes, incluindo carbono.

Descobertas de um estudo publicado hoje em Astronomia da Natureza mostram que o sopro final dessas estrelas moribundas, chamadas de anãs brancas, lançar luz sobre a origem do carbono na Via Láctea.

"As descobertas são novas, restrições rigorosas sobre como e quando o carbono foi produzido por estrelas de nossa galáxia, terminando na matéria-prima a partir da qual o Sol e seu sistema planetário foram formados há 4,6 bilhões de anos, "diz Jeffrey Cummings, um Cientista Pesquisador Associado do Departamento de Física e Astronomia da Universidade Johns Hopkins e um autor do artigo.

A origem do carbono, um elemento essencial para a vida na Terra, na Via Láctea ainda é debatido entre os astrofísicos:alguns são a favor de estrelas de baixa massa que explodiram seus envelopes ricos em carbono por ventos estelares se tornaram anãs brancas, e outros colocam o principal local de síntese do carbono nos ventos de estrelas massivas que eventualmente explodiram como supernovas.

Usando dados do Observatório Keck perto do cume do vulcão Mauna Kea, no Havaí, coletados entre agosto e setembro de 2018, os pesquisadores analisaram anãs brancas pertencentes aos aglomerados de estrelas abertas da Via Láctea. Aglomerados abertos de estrelas são grupos de até alguns milhares de estrelas mantidas juntas por atração gravitacional mútua.

A partir desta análise, a equipe de pesquisa mediu as massas das anãs brancas, e usando a teoria da evolução estelar, também calculou suas massas ao nascer.

A conexão entre as massas de nascimento e as massas finais das anãs brancas é chamada de relação de massa inicial-final, um diagnóstico fundamental em astrofísica que contém todos os ciclos de vida das estrelas. Pesquisas anteriores sempre encontraram uma relação linear crescente:quanto maior a massa da estrela no nascimento, quanto mais maciça a anã branca deixaria em sua morte.

Mas quando Cummings e seus colegas calcularam a relação de massa inicial-final, eles ficaram chocados ao descobrir que as anãs brancas desse grupo de aglomerados abertos tinham massas maiores do que os astrofísicos acreditavam anteriormente. Esta descoberta, eles perceberam, quebrou a tendência linear que outros estudos sempre encontraram. Em outras palavras, estrelas nascidas há cerca de 1 bilhão de anos na Via Láctea não produziram anãs brancas de cerca de 0,60-0,65 massas solares, como era comumente pensado, mas morreram deixando para trás remanescentes mais massivos de cerca de 0,7 a 0,75 massas solares.

Os pesquisadores dizem que essa torção na tendência explica como o carbono das estrelas de baixa massa entrou na Via Láctea. Nas últimas fases de suas vidas, estrelas com o dobro da massa do Sol da Via Láctea produziram novos átomos de carbono em seus interiores quentes, transportou-os para a superfície e, finalmente, espalhou-os no ambiente interestelar circundante através de suaves ventos estelares. Os modelos estelares da equipe de pesquisa indicam que a remoção do manto externo rico em carbono ocorreu lentamente o suficiente para permitir os núcleos centrais dessas estrelas, as futuras anãs brancas, crescer consideravelmente em massa.

A equipe calculou que as estrelas deveriam ter pelo menos 1,5 massa solar para espalhar suas cinzas ricas em carbono após a morte.

As evidências, de acordo com Paola Marigo, um professor de física e astronomia na Universidade de Padova e o primeiro autor do estudo, ajuda os cientistas a entender as propriedades das galáxias no universo. Ao combinar as teorias da cosmologia e da evolução estelar, os pesquisadores esperam que estrelas brilhantes ricas em carbono perto de sua morte, como os progenitores das anãs brancas analisadas neste estudo, estão atualmente contribuindo para a luz emitida por galáxias muito distantes. Esta luz, que carrega a assinatura do carbono recém-produzido, é rotineiramente coletado pelos grandes telescópios do espaço e da Terra para sondar a evolução das estruturas cósmicas. Portanto, essa nova compreensão de como o carbono é sintetizado nas estrelas também significa ter um intérprete mais confiável da luz do universo distante.