Uma nova análise de estrelas anãs brancas apóia seu papel como uma fonte chave de carbono, um elemento crucial para toda a vida, na Via Láctea e em outras galáxias.
Aproximadamente 90% de todas as estrelas terminam suas vidas como anãs brancas, restos estelares muito densos que gradualmente esfriam e diminuem ao longo de bilhões de anos. Com suas poucas respirações finais antes do colapso, no entanto, essas estrelas deixam um legado importante, espalhando suas cinzas pelo espaço circundante através de ventos estelares enriquecidos com elementos químicos, incluindo carbono, recém-sintetizados no interior profundo da estrela durante os últimos estágios antes de sua morte.
Cada átomo de carbono no universo foi criado por estrelas, através da fusão de três núcleos de hélio. Mas os astrofísicos ainda debatem quais tipos de estrelas são a principal fonte de carbono em nossa própria galáxia, a Via Láctea. Alguns estudos favorecem estrelas de baixa massa que explodiram seus envelopes com ventos estelares e se tornaram anãs brancas, enquanto outros favorecem estrelas massivas que eventualmente explodiram como supernovas.
No novo estudo, publicado em 6 de julho na Nature Astronomy, uma equipe internacional de astrônomos descobriu e analisou anãs brancas em aglomerados de estrelas abertas na Via Láctea, e suas descobertas ajudam a lançar luz sobre a origem do carbono em nossa galáxia. Aglomerados de estrelas abertas são grupos de até alguns milhares de estrelas, formados a partir da mesma nuvem molecular gigante e aproximadamente da mesma idade, e mantidos juntos por atração gravitacional mútua. O estudo foi baseado em observações astronômicas realizadas em 2018 no Observatório W.M. Keck no Havaí e liderado pelo co-autor Enrico Ramirez-Ruiz, professor de astronomia e astrofísica na UC Santa Cruz.
“A partir da análise dos espectros observados de Keck, foi possível medir as massas das anãs brancas. Usando a teoria da evolução estelar, conseguimos rastrear as estrelas progenitoras e derivar suas massas ao nascer”, explicou Ramirez-Ruiz, que também é professor de Niels Bohr na Universidade de Copenhague.
A relação entre as massas iniciais de estrelas e suas massas finais como anãs brancas é conhecida como relação de massa inicial-final, um diagnóstico fundamental em astrofísica que integra informações de todo o ciclo de vida das estrelas, ligando nascimento e morte. Em geral, quanto mais maciça a estrela no nascimento, mais maciça a anã branca fica na sua morte, e essa tendência tem sido apoiada tanto em termos observacionais quanto teóricos.
Mas a análise das anãs brancas recém-descobertas em antigos aglomerados abertos deu um resultado surpreendente: as massas dessas anãs brancas eram notavelmente maiores do que o esperado, colocando um “torção” na relação de massa inicial-final para estrelas com massas iniciais em um determinado intervalo .
“Nosso estudo interpreta essa torção na relação de massa inicial-final como a assinatura da síntese de carbono feita por estrelas de baixa massa na Via Láctea”, disse Paola Marigo, autora principal da Universidade de Pádua, na Itália.
Nas últimas fases de suas vidas, estrelas duas vezes mais massivas que nosso Sol produziram novos átomos de carbono em seus interiores quentes, transportaram-nos para a superfície e finalmente os espalharam para o meio interestelar através de ventos estelares suaves. Os modelos estelares detalhados da equipe indicam que a remoção do manto rico em carbono ocorreu lentamente o suficiente para permitir que os núcleos centrais dessas estrelas, as futuras anãs brancas, cresçam consideravelmente em massa.
Analisando a relação de massa inicial-final em torno da torção, os pesquisadores concluíram que estrelas com mais de 2 massas solares também contribuíram para o enriquecimento galáctico de carbono, enquanto estrelas com menos de 1,5 massas solares não. Em outras palavras, 1,5 massa solar representa a massa mínima para uma estrela espalhar cinzas enriquecidas com carbono após sua morte.
Essas descobertas colocam restrições rígidas sobre como e quando o carbono, o elemento essencial à vida na Terra, foi produzido pelas estrelas da nossa galáxia, acabando por ficar preso na matéria-prima da qual o Sol e seu sistema planetário foram formados 4,6 bilhões de anos atrás. .
“Agora sabemos que o carbono veio de estrelas com uma massa de nascimento não inferior a cerca de 1,5 massa solar”, disse Marigo.
O co-autor Pier-Emmanuel Tremblay, da Universidade de Warwick, disse: “Um dos aspectos mais empolgantes desta pesquisa é o impacto na idade das anãs brancas conhecidas, que são sondas cósmicas essenciais para entender a história da formação da Via Láctea. A relação de massa inicial-final é também o que define o limite de massa mais baixo para as supernovas, as explosões gigantescas vistas a grandes distâncias e que são realmente importantes para entender a natureza do universo.”
Ao combinar as teorias da cosmologia e da evolução estelar, os pesquisadores concluíram que estrelas brilhantes e ricas em carbono próximas à sua morte, bastante semelhantes aos progenitores das anãs brancas analisadas neste estudo, estão atualmente contribuindo para uma grande quantidade de luz emitida por galáxias muito distantes. Essa luz, com a assinatura do carbono produzido recentemente, é rotineiramente coletada por grandes telescópios para sondar a evolução das estruturas cósmicas. Uma interpretação confiável dessa luz depende da compreensão da síntese de carbono nas estrelas.
Além de Marigo, Tremblay e Ramirez-Ruiz, os co-autores do artigo incluem cientistas da Universidade Johns Hopkins, Museu Americano de História Natural de Nova York, Universidade de Columbia, Instituto de Ciências do Telescópio Espacial, Universidade de Warwick, Universidade de Montreal, Universidade de Uppsala, Escola Internacional de Estudos Avançados em Trieste, Instituto Nacional Italiano de Astrofísica e Universidade de Genebra. Esta pesquisa foi apoiada pela União Europeia por meio de uma bolsa de consolidação do ERC e o DNRF por meio de uma cátedra Niels Bohr.
Publicado em 07/07/2020 07h44
Artigo original:
Estudo original:
Achou importante? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: