Espiral cósmica surpreendente é descoberta pelo telescópio ALMA

Com informações do ESO - 10/10/2012

É a primeira vez que astrônomos conseguem obter informação completa em três dimensões de uma espiral desta natureza.
[Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)]

Espiral cósmica

Astrônomos descobriram uma estrutura em espiral totalmente inesperada na matéria que circunda a estrela R Sculptoris.

A estranha forma foi provavelmente criada por uma estrela companheira escondida, que orbita a gigante vermelha.

A descoberta foi possível graças ao ainda em construção Telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Esta é a primeira vez que uma estrutura deste tipo, juntamente com uma concha esférica exterior, é encontrada em torno de uma estrela gigante vermelha.

É também a primeira vez que astrônomos conseguem obter informação completa em três dimensões de uma espiral desta natureza.

Ejeção de matéria

A estrutura em espiral no gás que rodeia a estrela gigante vermelha significa que existe provavelmente uma estrela companheira que orbita a estrela, mas que nunca foi vista anteriormente.

Os astrônomos ficaram igualmente surpreendidos ao descobrir que a gigante vermelha ejetou muito mais material do que o esperado.

"Já tínhamos visto anteriormente conchas em torno de estrelas deste tipo, mas esta é a primeira vez que vemos uma espiral de matéria saindo da estrela, juntamente com a concha circundante," diz o autor principal do artigo científico que descreve os resultados, Matthias Maercker (ESO e Universidade de Bonn, Alemanha).

Como ejetam grandes quantidades de matéria, gigantes vermelhas como a R Sculptoris contribuem muito para a poeira e gás que constituem a matéria-prima na formação de futuras gerações de estrelas e sistemas planetários.

"Quando observamos a estrela com o ALMA, nem metade das antenas estavam ainda operacionais. É realmente excitante imaginar o que a rede ALMA completa conseguirá observar quando estiver terminada em 2013", acrescenta Wouter Vlemmings (Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia), coautor do estudo.

Uma estrutura em espiral similar, mas sem a concha circundante, foi observada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA na estrela LL Pegasi. No entanto, ao contrário das novas observações do ALMA, estes dados não permitiram que a estrutura 3D completa fosse estudada. As observações do Hubble detectam a poeira, enquanto as do ALMA detectam a emissão molecular.

Pulsações térmicas

No final das suas vidas, as estrelas com até oito massas solares transformam-se em gigantes vermelhas e liberam enormes quantidades de matéria sob a forma de um denso vento estelar.

Durante a fase de gigante vermelha, as estrelas sofrem periodicamente pulsações térmicas. Este fenômeno corresponde a fases de curta duração, em que se verificam explosões de combustão de hélio na concha que envolve o núcleo estelar.

Uma pulsação térmica faz com que a matéria seja expelida para fora da estrela a uma velocidade muito alta, o que origina a formação de uma grande concha de poeira e gás em torno da estrela. Depois da pulsação, a taxa com que a estrela perde massa volta ao seu valor normal.

As pulsações térmicas ocorrem com intervalo de 10 mil a 50 mil anos, durando apenas algumas centenas de anos. As novas observações de R Sculptoris mostram que esta estrela sofreu uma pulsação térmica há cerca de 1.800 anos, que durou cerca de 200 anos.

A estrela companheira moldou o vento da R Sculptoris em forma espiral.

"Num futuro próximo, observações de estrelas como R Sculptoris pelo ALMA nos ajudarão a compreender como é que os elementos de que somos constituídos chegaram a locais como a Terra, e também nos fornecerão pistas de como é que o futuro longínquo da nossa própria estrela poderá ser," conclui Matthias Maercker.

Gigante Vermelha

A R Sculptoris é um exemplo de uma estrela que se encontra no ramo assintótico das gigantes (AGB na sigla em inglês).

São estrelas com massas iniciais entre as 0,8 e 8 massas solares, que se encontram nos últimos estágios das suas vidas.

São gigantes vermelhas frias que apresentam acentuada perda de massa sob a forma de fortes ventos estelares e são tipicamente variáveis de longo período.

A sua estrutura consiste num pequeníssimo núcleo central de carbono e oxigênio, rodeado por uma concha em combustão de hélio e hidrogênio, seguida de um enorme envelope convectivo.

O Sol irá eventualmente evoluir para a fase de estrela AGB.

Depois da fase AGB, as estrelas de massa baixa e intermédia (0,8 - 8 massas solares) terminam seus dias dando origem a uma nebulosa planetária.

Estes objetos são os restos brilhantes do envelope estelar de gás ejetado durante a fase AGB, o qual é ionizado pela radiação ultravioleta emitida estrela central.

Muitas nebulosas planetárias têm morfologias extremamente complexas e variadas. Estrelas centrais binárias, discos estelares e campos magnéticos foram sugeridos como mecanismos que produzem tal variedade de formas.

Conchas estelares

A concha ejetada que se forma em torno das estrelas AGB é composta por gás e grãos de poeira.

Os grãos de poeira podem ser encontrados ao procurar emissão térmica, emissão esta que vai desde o infravermelho longínquo até aos comprimentos de onda do milímetro.

No milímetro a emissão que vem da molécula de CO permite aos astrônomos obter mapas de alta resolução da emissão de gás proveniente dos fortes ventos estelares gerados pelas estrelas AGB.

Estas observações traçam com alta precisão a distribuição do gás em torno destes objetos.

A alta sensibilidade do ALMA torna possível obter diretamente imagens da zona de condensação da poeira e da estrutura do material em torno das estrelas AGB, mostrando detalhes menores que 0,1 segundos de arco.

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