Cientistas que trabalham com os poderosos telescópios do Centro de Astronomia de Alta Resolução Angular (CHARA) do estado da Geórgia concluíram um levantamento de um grupo de estrelas suspeitas de terem devorado a maior parte do gás de estrelas companheiras em órbita. Estas medições sensíveis detectaram diretamente o brilho fraco das estrelas canibalizadas.



A nova pesquisa, liderada pelo pesquisador de pós-doutorado Robert Klement, foi publicada no The Astrophysical Journal. O trabalho identifica novas órbitas de estrelas subanãs despojadas que circundam estrelas massivas de rotação rápida, levando a uma nova compreensão da trajetória de vida de estrelas binárias próximas.

Trabalhando com colegas do CHARA Array em Mount Wilson, Califórnia, Klement apontou os telescópios de alta potência para uma coleção de estrelas da linha de emissão B relativamente próximas, ou "estrelas Be", para abreviar. Estas são estrelas em rotação rápida que se acredita abrigarem companheiras em órbita incomuns.

As estrelas Be são provavelmente formadas em interações intensas entre pares próximos de estrelas. Os astrónomos descobriram que muitas estrelas ocorrem nestes pares, uma tendência que é especialmente verdadeira entre estrelas mais massivas que o nosso Sol. Pares com pequenas separações enfrentam um destino tumultuado porque aumentam de tamanho à medida que envelhecem e podem atingir uma dimensão semelhante à da separação.

Quando isso acontece, o gás da estrela em crescimento pode atravessar a lacuna entre o par, para que a companheira possa se deleitar com o fluxo de gás transferido. Este processo de canibalização acabará por retirar à estrela doadora de massa quase todo o seu gás e deixará para trás o minúsculo núcleo quente do seu antigo centro de combustão nuclear.

Os astrônomos previram que o fluxo de transferência de massa faz com que a estrela companheira gire e se torne um rotador muito rápido. Algumas das estrelas com rotação mais rápida são encontradas como estrelas Be. As estrelas giram tão rapidamente que parte de seu gás é expelido de suas zonas equatoriais para formar um anel de gás em órbita.

Até agora, esta fase prevista na vida de pares binários próximos tem escapado aos astrónomos porque as separações das estrelas são demasiado pequenas para serem observadas com telescópios convencionais e porque os cadáveres estelares despidos estão escondidos no brilho das suas companheiras brilhantes. No entanto, os telescópios CHARA Array do estado da Geórgia ofereceram aos investigadores os meios para encontrar as estrelas despojadas.

O CHARA Array usa seis telescópios espalhados pelo cume do Monte Wilson para funcionar como um enorme telescópio único com 330 metros de diâmetro. Isto dá aos astrônomos a capacidade de separar a luz de pares de estrelas mesmo com deslocamentos angulares muito pequenos. Klement também usou as câmeras MIRC-X e MYSTIC – construídas na Universidade de Michigan e na Universidade de Exeter, no Reino Unido – que podem registrar o sinal de luz de objetos muito brilhantes e muito fracos próximos uns dos outros.

Os investigadores queriam determinar se as estrelas Be tinham sido geradas por transferência de massa e se hospedavam estrelas despojadas. Klement iniciou um programa de observação de dois anos no CHARA e seu trabalho rapidamente rendeu frutos. Ele descobriu a luz fraca de companheiros despidos em nove das 37 estrelas Be. Ele se concentrou em sete desses alvos e foi capaz de acompanhar o movimento orbital do cadáver estelar em torno da estrela Be.

“As órbitas são importantes porque nos permitem determinar as massas dos pares estelares”, disse Klement. "As nossas medições de massa indicam que as estrelas despojadas perderam quase tudo. No caso da estrela HR2142, a estrela despojada provavelmente passou de 10 vezes a massa do Sol para cerca de uma massa solar."

Não foram detectadas estrelas despojadas em torno de todas as estrelas Be, e os investigadores acreditam que, em alguns destes casos, o cadáver se transformou numa pequena estrela anã branca, demasiado ténue para ser detectada mesmo com o CHARA Array. Noutros casos, pode ser que a interação tenha sido tão intensa que as estrelas se fundiram para se tornarem uma estrela de rotação rápida.

Klement está agora ampliando a busca por estrelas despojadas em órbita para estrelas Be no céu meridional, usando o Interferômetro do Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, no Chile.

Ele também está trabalhando com Luqian Wang nos Observatórios de Yunnan, na China, em pesquisas usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA para detectar a luz fraca dos companheiros despojados. Como estes cadáveres são quentes, são relativamente mais brilhantes nos comprimentos de onda ultravioleta que só podem ser observados com o Telescópio Espacial Hubble.

"Esta pesquisa de estrelas Be - e a descoberta de nove estrelas companheiras fracas - demonstra verdadeiramente o poder do CHARA," disse Alison Peck, diretora do programa na Divisão de Ciências Astronómicas da National Science Foundation, que apoia o CHARA Array. "Usar a excepcional resolução angular e a alta faixa dinâmica do conjunto nos permite responder perguntas sobre a formação e evolução estelar que nunca foram possíveis de responder antes."

Douglas Gies, diretor do CHARA Array, disse que a pesquisa finalmente descobriu um estágio oculto chave na vida de pares estelares próximos.

“A pesquisa CHARA Array das estrelas Be revelou diretamente que estas estrelas foram criadas através de uma transformação total por transferência de massa”, disse Gies. “Estamos vendo agora, pela primeira vez, o resultado do banquete estelar que deu origem às estrelas despojadas.”

Mais informações: Robert Klement et al, O Programa Interferométrico CHARA Array sobre a Multiplicidade de Estrelas Be Clássicas:Novas Detecções e Órbitas de Companheiros Subanões Despojados, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad13ec
Informações do diário: Jornal Astrofísico

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