O. KRAUSE ET AL / STEWARD OBSERVATÓRIO / JPL-CALTECH / NASA (infravermelho); STSCI / NASA (ÓPTICO); CXC / SAO / NASA (Raio-X)
Grandes estrelas com parceiros lançam cerca de duas vezes mais carbono no espaço do que seus pares solteiros
Na próxima vez que você agradecer suas estrelas da sorte, talvez queira abençoar os binários. Novos cálculos indicam que uma estrela massiva cuja camada externa é arrancada por uma estrela companheira acaba liberando muito mais carbono do que se a estrela tivesse nascido solitária.
“Essa estrela está produzindo cerca de duas vezes mais carbono do que uma única estrela faria”, diz Rob Farmer, astrofísico do Instituto Max Planck de Astrofísica em Garching, Alemanha.
Toda a vida na Terra é baseada no carbono, o quarto elemento mais abundante no cosmos, depois do hidrogênio, hélio e oxigênio. Como quase todos os elementos químicos mais pesados do que o hélio, o carbono é formado nas estrelas. Para muitos elementos, os astrônomos foram capazes de identificar a fonte principal. Por exemplo, o oxigênio vem quase inteiramente de estrelas massivas, a maioria das quais explode, enquanto o nitrogênio é feito principalmente em estrelas de menor massa, que não explodem. Em contraste, o carbono surge tanto em estrelas massivas quanto em estrelas de baixa massa. Os astrônomos gostariam de saber exatamente quais tipos de estrelas forjaram a maior parte deste elemento vital.
Farmer e seus colegas olharam especificamente para estrelas massivas, que são pelo menos oito vezes mais pesadas que o sol, e calcularam como elas se comportam com e sem parceiros. As reações nucleares no centro de uma estrela massiva transformam primeiro o hidrogênio em hélio. Quando o hidrogênio do núcleo se esgota, a estrela se expande e logo o núcleo começa a converter hélio em carbono.
Mas estrelas massivas geralmente têm estrelas companheiras, adicionando uma reviravolta ao enredo: quando a estrela se expande, a gravidade da companheira pode rasgar o envelope externo da estrela maior, expondo o núcleo de hélio. Isso permite que o carbono recém-cunhado flua para o espaço por meio de um fluxo de partículas.
“Nessas estrelas muito massivas, esses ventos são muito fortes”, diz Farmer. Por exemplo, os cálculos de sua equipe indicam que o vento de uma estrela nascida 40 vezes mais massiva que o sol com um companheiro próximo ejeta 1,1 massas solares de carbono antes de morrer. Em comparação, uma única estrela que nasce com a mesma massa ejeta apenas 0,2 massas solares de carbono, relatam os pesquisadores em um artigo submetido ao arXiv.org em 8 de outubro e para publicação no Astrophysical Journal.
Se a estrela massiva explodir, ela também pode superar uma supernova de uma estrela massiva solo. Isso porque, quando a estrela companheira remove o envelope da estrela massiva, o núcleo de hélio encolhe. Essa contração deixa algum carbono para trás, fora do núcleo. Como resultado, as reações nucleares não podem converter esse carbono em elementos mais pesados, como o oxigênio, deixando mais carbono para ser lançado no espaço pela explosão. Se a estrela fosse única, o núcleo teria destruído muito desse carbono.
Ao analisar a saída de estrelas massivas de diferentes massas, a equipe de Farmer conclui que a estrela massiva média em um binário ejeta 1,4 a 2,6 vezes mais carbono através dos ventos e explosões de supernova do que a estrela massiva média solteira.
Dada a quantidade de estrelas massivas em binários, o astrônomo Stan Woosley diz que enfatizar a evolução de estrelas binárias, como os pesquisadores fizeram, é útil para determinar a origem de um elemento crucial. Mas “acho que eles estão fazendo uma afirmação muito forte com base em modelos que podem ser sensíveis à física incerta”, diz Woosley, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. Em particular, diz ele, as taxas de perda de massa para estrelas massivas não são conhecidas o suficiente para afirmar uma diferença específica na produção de carbono entre estrelas simples e binárias.
Farmer reconhece a incerteza, mas “o quadro geral é sólido”, diz ele. “Os binários estão produzindo mais [carbono].”
Publicado em 23/11/2021 10h23
Artigo original:
Estudo original: