Estrela magnética desafia teoria dos buracos negros

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/08/2010

O magnetar desafia as atuais teorias da evolução estelar, uma vez que, segundo estas teorias, uma estrela com massa dessa magnitude deveria transformar-se em um buraco negro, e não em uma estrela magnética.
[Imagem: ESO/L. Calçada]

Magnetar

Astrônomos demonstraram pela primeira vez que uma estrela magnética - um tipo incomum de estrela de nêutrons, também conhecida como magnetar - se formou a partir de uma estrela com pelo menos 40 vezes a massa do Sol.

O resultado desafia as atuais teorias da evolução estelar, uma vez que, segundo estas teorias, uma estrela com massa dessa magnitude deveria transformar-se em um buraco negro, e não em uma estrela magnética.

Isto deixa novamente em aberto uma questão fundamental: que quantidade de massa deve possuir uma estrela para dar origem a um buraco negro?

Zoológico estelar

Os astrônomos usaram o Very Large Telescope, do ESO (Observatório Europeu do Sul), para observar em grande detalhe o enxame estelar Westerlund 1, situado a 16.000 anos-luz de distância da Terra, na constelação austral do Altar.

A partir de estudos anteriores, os astrônomos sabiam já que Westerlund 1 é o super enxame estelar mais próximo conhecido, contendo centenas de estrelas de grande massa, algumas que brilham com a luminosidade de quase um milhão de sóis e outras com duas mil vezes o diâmetro do Sol (tão grandes como a órbita de Saturno).

"Se o Sol estivesse situado no centro deste enxame, o nosso céu noturno estaria repleto de centenas de estrelas tão brilhantes como a Lua Cheia," diz Ben Richie, autor principal do artigo científico que apresenta estes resultados.

Westerlund 1 é um fantástico zoológico estelar, contendo estrelas diversas e exóticas. Mas as estrelas no enxame partilham uma coisa em comum: todas têm a mesma idade, estimada entre 3,5 e 5 milhões de anos, já que o enxame se formou a partir de um único evento cósmico.

Estrela magnética

Uma estrela magnética, ou magnetar, é um tipo de estrela de nêutrons que possui um campo magnético extremamente forte - um trilhão de vezes mais forte que o da Terra - que se forma quando certos tipos de estrelas sofrem explosões conhecidas como supernova.

O enxame Westerlund 1 abriga uma das poucas estrelas magnéticas conhecidas na Via Láctea. Como ela pertence a este enxame, os astrônomos puderam deduzir que esta estrela magnética deve ter-se formado a partir de uma estrela com pelo menos 40 vezes a massa do Sol.

Uma vez que todas as estrelas no Westerlund 1 têm a mesma idade, a estrela que explodiu e deixou como resto uma estrela magnética deve ter tido uma vida mais curta do que as demais estrelas do enxame.

"Como o tempo de vida de uma estrela está diretamente relacionado com a sua massa - quanto mais massa tem uma estrela, mais curta é a sua vida - se medirmos a massa de qualquer das estrelas sobreviventes, saberemos com certeza que a estrela de vida mais curta que deu origem à estrela magnética deve ter tido ainda mais massa do que a massa medida," diz o coautor e líder da equipe Simon Clark. "Isto é extremamente importante, já que não existe nenhuma teoria aceita hoje sobre como se formam estes objetos extremamente magnéticos."

Teoria dos buracos negros

Por isso, os astrônomos estudaram as estrelas que pertencem ao sistema duplo W13, no Westerlund 1, pelo fato de que, num sistema em eclipse, as massas podem ser determinadas diretamente a partir do movimento das estrelas.

Comparando estas estrelas, eles descobriram que a estrela que deu origem à estrela magnética deve ter tido pelo menos 40 vezes a massa do Sol.

O que comprova, pela primeira vez, que as estrelas magnéticas podem formar-se a partir de estrelas de tão grande massa, estrelas essas que as teorias atuais afirmam que formariam buracos negros.

Até agora, era aceito pelos cientistas que estrelas com massas iniciais entre 10 e 25 massas solares formariam estrelas de nêutrons e aquelas com massas iniciais superiores a 25 massas solares dariam origem a buracos negros.

"Estas estrelas têm que se ver livres de mais de nove décimos das suas massas antes de explodirem como supernovas, porque senão darão antes origem a um buraco negro," diz o coautor Ignacio Negueruela. "Perdas de massa tão elevadas antes da explosão apresentam um grande desafio às atuais teorias da evolução estelar."

"O que levanta a questão de saber quanta massa deve ter uma estrela para que, ao colapsar, ela forme um buraco negro, uma vez que estrelas com mais de 40 massas solares não o conseguem," conclui o coautor Norbert Langer.

Evolução estelar

O mecanismo de formação estelar preferido dos astrônomos postula que a estrela que se transforma em estrela magnética - a progenitora - tenha nascido com uma companheira estelar.

À medida que as duas estrelas evoluem, elas começam a interagir, gastando a energia derivada dos seus movimentos orbitais para ejetar gigantescas quantidades de massa da estrela progenitora.

Embora não se observe atualmente nenhuma estrela companheira no sistema, isto pode dever-se ao fato da supernova que formou a estrela magnética ter desfeito o binário, ejetando as duas estrelas do enxame.

"Se este for o caso, então os sistemas binários poderão ter um papel importante na evolução estelar ao originar perda de massa - um 'programa de dieta cósmico definitivo' para estrelas de grande massa, que as faz perderem mais de 95% da sua massa inicial," conclui Clark.

Laboratório de física estelar

O enxame aberto Westerlund 1 foi descoberto na Austrália em 1961, pelo astrônomo sueco Bengt Westerlund. Este enxame encontra-se por trás de uma enorme nuvem interestelar de gás e poeira, que bloqueia a maior parte da radiação visível.

O fator de obscurecimento é de mais de 100.000, e é por isto que se demorou tanto tempo para que fosse descoberta a verdadeira natureza deste enxame tão especial.

O Westerlund 1 é um laboratório natural único no estudo da física estelar extrema, ajudando os astrônomos a descobrir como vivem e como morrem as estrelas de maior massa da nossa Via Láctea.

A partir de diversas observações, os astrônomos concluíram que este enxame extremo deve conter nada menos do que 100.000 vezes a massa do Sol, e todas as suas estrelas se situam numa região com menos de 6 anos-luz de diâmetro. A região parece ser assim o enxame estelar de maior massa e mais compacto já identificado na galáxia da Via Láctea.

Todas as estrelas do Westerlund 1 analisadas até agora têm massas da ordem de 30-40 vezes a massa solar. Uma vez que estas estrelas têm uma vida bastante curta - em termos astronômicos - Westerlund 1 tem que ser bastante jovem. Os astrônomos determinaram que a sua idade se situa entre os 3,5 e os 5 milhões de anos. Assim, Westerlund 1 é claramente um enxame "recém-nascido" na nossa galáxia.

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