doi.org/10.3847/2041-8213/ad251f
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#Estrelas
Uma nova investigação traça o destino das estrelas que vivem perto do buraco negro central da Via Láctea.
Apesar das suas idades antigas, algumas estrelas que orbitam o buraco negro supermassivo central da Via Láctea parecem enganadoramente jovens. Mas ao contrário dos humanos, que podem parecer rejuvenescidos com uma nova ronda de injecções de colagénio, estas estrelas parecem jovens por uma razão muito mais obscura.
Comeram as suas vizinhas
Esta é apenas uma das descobertas mais peculiares de uma nova investigação da Universidade Northwestern. Utilizando um novo modelo, os astrofísicos seguiram as viagens violentas de 1000 estrelas simuladas que orbitam o buraco negro supermaciço central da nossa galáxia, Sagittarius A* (Sgr A*).
A região é tão densamente povoada de estrelas que é frequente ocorrerem colisões estelares brutais. Simulando os efeitos destas colisões intensas, o novo trabalho conclui que os sobreviventes das colisões podem perder massa e transformar-se em estrelas de baixa massa ou podem fundir-se com outras estrelas, tornando-se maciças e com um aspeto rejuvenescido.
“A região à volta do buraco negro central é densa, com estrelas que se movem a velocidades extremamente elevadas”, disse Sanaea C. Rose, da Northwestern, que liderou a investigação. Rose, da Northwestern, que liderou a investigação. “É um pouco como atravessar uma estação de metro incrivelmente cheia em Nova Iorque durante a hora de ponta. Se não estivermos a colidir com outras pessoas, estamos a passar muito perto delas. No caso das estrelas, estas colisões próximas fazem com que interajam gravitacionalmente. Queríamos explorar o que estas colisões e interações significam para a população estelar e caraterizar os seus resultados”.
Rose apresentou esta investigação hoje (4 de abril) na reunião de abril da American Physical Society (APS) em Sacramento, Califórnia. “Colisões estelares no centro galáctico” fez parte da sessão “Astrofísica de partículas e o centro galáctico”.
Rose é a bolseira de pós-doutoramento Lindheimer no Centro de Exploração e Investigação Interdisciplinar em Astrofísica (CIERA) da Northwestern. Começou este trabalho como candidata a doutoramento na UCLA, onde foi aconselhada pelo astrofísico e antigo bolseiro de pós-doutoramento da Northwestern, Smadar Naoz.
Destinado a colidir
O centro da nossa Via Láctea é um lugar estranho e selvagem. A atração gravitacional de Sgr A* acelera as estrelas, fazendo-as girar em torno das suas órbitas a velocidades assustadoras. E o número de estrelas que se aglomeram no centro da galáxia é superior a um milhão. O aglomerado densamente compactado e as velocidades extremamente rápidas equivalem a um derby de demolição a alta velocidade. Na região mais interior – a 0,1 parsecs do buraco negro – poucas estrelas escapam ilesas.
“A estrela mais próxima do nosso Sol está a cerca de quatro anos-luz de distância”, explicou Rose. “Nessa mesma distância, perto do buraco negro supermassivo, há mais de um milhão de estrelas. É uma vizinhança incrivelmente cheia. Para além disso, o buraco negro supermaciço tem uma força gravitacional muito forte. Ao orbitarem o buraco negro, as estrelas podem mover-se a milhares de quilômetros por segundo”.
Dentro desta vizinhança apertada e agitada, as estrelas podem colidir com outras estrelas. E quanto mais perto as estrelas vivem do buraco negro supermaciço, maior é a probabilidade de colisão. Curiosos com os resultados destas colisões, Rose e os seus colaboradores desenvolveram uma simulação para traçar o destino das populações estelares no centro galáctico. A simulação tem em conta vários fatores: a densidade do aglomerado estelar, a massa das estrelas, a velocidade da órbita, a gravidade e as distâncias ao Sgr A*.
De ‘High Fives violentos’ a fusões totais
Na sua investigação, Rose identificou um fator que é o mais provável para determinar o destino de uma estrela: a sua distância ao buraco negro supermaciço.
A menos de 0,01 parsecs do buraco negro, as estrelas – que se movem a velocidades que atingem milhares de quilômetros por segundo – chocam constantemente umas com as outras. Raramente se trata de uma colisão frontal, mas sim de um “violento high five”, como descreve Rose. Os impactos não são suficientemente fortes para esmagar completamente as estrelas. Em vez disso, elas desprendem-se das suas camadas exteriores e continuam acelerando na rota de colisão.
“Batem uma na outra e continuam a andar”, disse Rose. Apenas roçam uma na outra, como se estivessem a trocar um “high-five” muito violento. Isto faz com que as estrelas ejectem algum material e percam as suas camadas exteriores. Dependendo da velocidade a que se movem e do grau de sobreposição quando colidem, podem perder uma grande parte das suas camadas exteriores. Estas colisões destrutivas dão origem a uma população de estrelas estranhas, despojadas e de baixa massa.”
Fora de 0,01 parsecs, as estrelas movem-se a um ritmo mais relaxado – centenas de quilômetros por segundo, em vez de milhares. Devido às velocidades mais lentas, estas estrelas colidem umas com as outras, mas depois não têm energia suficiente para escapar. Em vez disso, fundem-se e tornam-se mais maciças. Em alguns casos, podem mesmo fundir-se várias vezes, tornando-se 10 vezes mais maciças do que o nosso Sol.
“Algumas estrelas ganham a lotaria das colisões”, disse Rose. “Através de colisões e fusões, estas estrelas acumulam mais hidrogénio. Embora tenham sido formadas a partir de uma população mais velha, disfarçam-se de estrelas rejuvenescidas e de aspeto jovem. São como estrelas zombie; comem as suas vizinhas”.
Mas a aparência jovem tem o custo de uma esperança de vida mais curta.
“Morrem muito depressa”, disse Rose. “As estrelas maciças são como carros gigantes que consomem muito gás. Começam com muito hidrogénio, mas gastam-no muito, muito depressa”.
Ambiente extremo “diferente de qualquer outro
Embora Rose sinta uma alegria simples em estudar a região bizarra e extrema perto do nosso centro galáctico, o seu trabalho também pode revelar informações sobre a história da Via Láctea. E porque o aglomerado central é extremamente difícil de observar, as simulações da sua equipe podem iluminar processos que de outra forma estariam escondidos.
“É um ambiente diferente de qualquer outro”, disse Rose. “As estrelas, que estão sob a influência de um buraco negro supermassivo numa região muito povoada, são diferentes de tudo o que alguma vez veremos na nossa própria vizinhança solar. Mas se conseguirmos saber mais sobre estas populações estelares, talvez consigamos aprender algo de novo sobre a forma como o centro galáctico foi formado. No mínimo, é certamente um ponto de contraste para a vizinhança onde vivemos”.
Publicado em 15/04/2024 10h45
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