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    Uma nova pesquisa revela processos ocultos em funcionamento nos corações de grandes estrelas

    Uma simulação de uma estrela de 3 massas solares mostra o centro, núcleo convectivo e as ondas que ele gera no resto do interior da estrela. Crédito:Philipp Edelmann

    Os astrônomos costumam se referir a estrelas massivas como as fábricas químicas do Universo. Eles geralmente terminam suas vidas em supernovas espetaculares, eventos que forjam muitos dos elementos da tabela periódica. Como os núcleos elementares se misturam dentro dessas enormes estrelas tem um grande impacto em nossa compreensão de sua evolução antes de sua explosão. Também representa a maior incerteza para os cientistas que estudam sua estrutura e evolução.

    Uma equipe de astrônomos liderada por May Gade Pedersen, um pós-doutorado no Instituto Kavli de Física Teórica da UC Santa Bárbara, agora medimos a mistura interna dentro de um conjunto dessas estrelas usando observações de ondas de seus interiores profundos. Embora os cientistas já tenham usado essa técnica antes, este artigo marca a primeira vez que isso foi realizado para um grupo tão grande de estrelas de uma só vez. Os resultados, publicado em Astronomia da Natureza , mostram que a mixagem interna é muito diversa, sem dependência clara da massa ou idade de uma estrela.

    As estrelas passam a maior parte de suas vidas fundindo hidrogênio em hélio no fundo de seus núcleos. Contudo, a fusão em estrelas particularmente massivas é tão concentrada no centro que leva a um núcleo convectivo turbulento semelhante a uma panela de água fervente. Convecção, junto com outros processos como rotação, remove efetivamente a cinza de hélio do núcleo e a substitui por hidrogênio do envelope. Isso permite que as estrelas vivam muito mais tempo do que o previsto.

    Os astrônomos acreditam que essa mistura surge de vários fenômenos físicos, como rotação interna e ondas sísmicas internas no plasma excitadas pelo núcleo de convecção. Contudo, a teoria permaneceu amplamente livre de observações, visto que ocorre nas profundezas da estrela. Dito isto, existe um método indireto de perscrutar as estrelas:asteroseismologia, o estudo e interpretação das oscilações estelares. A técnica tem paralelos com a forma como os sismólogos usam terremotos para sondar o interior da Terra.

    "O estudo das oscilações estelares desafia nossa compreensão da estrutura e evolução estelar, "Pedersen disse." Eles nos permitem sondar diretamente os interiores estelares e fazer comparações com as previsões de nossos modelos estelares. "

    Pedersen e seus colaboradores da KU Leuven, a Universidade de Hasselt, e a Universidade de Newcastle foi capaz de derivar a mixagem interna para um conjunto de tais estrelas usando asteroseismologia. Esta é a primeira vez que tal feito foi alcançado, e foi possível graças apenas a uma nova amostra de 26 estrelas do tipo B de pulsação lenta com oscilações estelares identificadas da missão Kepler da NASA.

    Estrelas do tipo B de pulsação lenta têm entre três e oito vezes mais massa do que o sol. Eles se expandem e contraem em escalas de tempo da ordem de 12 horas a 5 dias, e pode alterar o brilho em até 5%. Seus modos de oscilação são particularmente sensíveis às condições próximas ao núcleo, Pedersen explicou.

    "A mistura interna dentro das estrelas agora foi medida observacionalmente e acabou sendo diversa em nossa amostra, com algumas estrelas quase sem mistura, enquanto outras revelam níveis um milhão de vezes mais altos, "Pedersen disse. A diversidade acaba por não estar relacionada com a massa ou idade da estrela. é principalmente influenciado pela rotação interna, embora esse não seja o único fator em jogo.

    "Esses resultados asterossísmicos finalmente permitem que os astrônomos melhorem a teoria da mistura interna de estrelas massivas, que até agora permaneceu sem calibração por observações vindas diretamente de seus interiores profundos, " ela adicionou.

    A precisão com que os astrônomos podem medir as oscilações estelares depende diretamente de quanto tempo uma estrela é observada. Aumentar o tempo de uma noite para um ano resulta em um aumento de mil vezes na precisão medida das frequências de oscilação.

    "May e seus colaboradores realmente mostraram o valor das observações asterossísmicas como sondas do interior profundo das estrelas de uma maneira nova e profunda, "disse o diretor do KITP, Lars Bildsten, o Professor Gluck de Física Teórica. "Estou animado para ver o que ela encontrará a seguir."

    Os melhores dados disponíveis atualmente para isso vêm da missão espacial Kepler, que observou o mesmo pedaço do céu por quatro anos contínuos. As estrelas do tipo B de pulsação lenta foram as estrelas de maior massa pulsante que o telescópio observou. Embora a maioria deles seja um pouco pequena demais para se tornar uma supernova, eles compartilham a mesma estrutura interna que as fábricas químicas estelares mais massivas. Pedersen espera que os insights colhidos do estudo das estrelas do tipo B esclareçam o funcionamento interno de sua massa superior, O tipo homólogo.

    Ela planeja usar dados do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA para estudar grupos de estrelas oscilantes de alta massa em associações OB. Esses grupos compreendem de 10 a mais de 100 estrelas massivas entre 3 e 120 massas solares. Estrelas em associações OB nascem da mesma nuvem molecular e compartilham idades semelhantes, ela explicou. A grande amostra de estrelas, e restrição de suas idades comuns, oferece novas oportunidades empolgantes para estudar as propriedades de mistura interna de estrelas de alta massa.

    Além de revelar os processos ocultos em interiores estelares, pesquisas sobre oscilações estelares também podem fornecer informações sobre outras propriedades das estrelas.

    "As oscilações estelares não apenas nos permitem estudar a mistura interna e a rotação das estrelas, mas também determinam outras propriedades estelares, como massa e idade, "Pedersen explicou." Embora estes sejam dois dos parâmetros estelares mais fundamentais, eles também são alguns dos mais difíceis de medir. "


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