Teoria da evolução das estrelas estava incorreta

Com informações do ESO - 03/06/2013

Esta imagem mostra o aglomerado globular NGC 6752, situado na constelação austral do Pavão, cujo estudo revelou surpreendentemente que 70% das estrelas não passam pela fase de perda de massa no final das suas vidas.
[Imagem: ESO]

Ramo gigante assintótico

O processo de evolução estelar ensinado nos livros de astronomia está incorreto - ou, no mínimo, incompleto.

O modo como as estrelas evoluem e terminam suas vidas foi durante muitos anos um processo considerado bem compreendido.

Modelos computacionais detalhados preveem que estrelas com massa semelhante à do Sol passem por uma fase no final das suas vidas, quando ocorre uma queima final de combustível nuclear, e grande parte da massa das estrelas é perdida na forma de gás e poeira, que literalmente iriam para o espaço.

Este é o chamado ramo gigante assintótico ou AGB (sigla em inglês para asymptotic giant branch. Esse nome estranho é devido à posição que essas estrelas ocupam no diagrama de Hertzsprung-Russel, um gráfico que mostra o brilho das estrelas em função das suas cores.

No entanto, novas observações de um enorme aglomerado estelar, obtidas com o Very Large Telescope do ESO, mostraram - contra todas as expectativas - que a maioria das estrelas estudadas simplesmente não chega a esta fase de sua evolução.

Uma equipe internacional descobriu que a quantidade de sódio presente nas estrelas permite prever de modo muito preciso como é que estes objetos terminarão as suas vidas.

Falta de rigor

Durante um curto período de tempo, o material ejetado para o espaço é iluminado pela intensa radiação ultravioleta que vem da estrela, formando uma nebulosa planetária.

Este material expelido é depois utilizado para formar uma nova geração de estrelas, sendo este ciclo de perda de massa e renascimento vital para sustentar a atual explicação sobre a evolução química do Universo. Este processo fornece também o material necessário à formação de planetas - e contém ainda os ingredientes necessários à vida orgânica.

No entanto, o australiano Simon Campbell (Universidade Monash, Austrália), especialista em teorias estelares, descobriu em artigos científicos antigos indícios importantes de que algumas estrelas poderiam de algum modo não seguir estas regras, pulando completamente a fase AGB.

"Para um cientista de modelos estelares, estas hipóteses pareciam loucas! Todas as estrelas passam pela fase AGB, de acordo com os nossos modelos. Eu verifiquei e tornei a verificar todos os estudos antigos sobre o assunto, e acabei por concluir que este fato não tinha sido estudado com o rigor necessário. Por isso decidi eu mesmo investigar o assunto, apesar de ter pouca experiência observacional," conta o pesquisador.

Sódio estelar

Campbell e a sua equipe utilizaram o VLT para estudar com muito cuidado a radiação emitida pelas estrelas do aglomerado estelar globular NGC 6752, situado na constelação austral do Pavão.

Esta enorme bola de estrelas antigas contém uma primeira geração de estrelas e uma segunda geração, formada pouco tempo depois.

As duas gerações podem ser identificadas pelas quantidades diferentes de elementos químicos leves, tais como carbono, nitrogênio e - crucial para este estudo - sódio.

Os resultados revelaram-se surpreendentes. Todas as estrelas AGB do estudo eram da primeira geração, com níveis de sódio baixos, e nenhuma das estrelas da segunda geração, com níveis mais altos de sódio, tinha se tornado uma AGB.

Um total de 70% das estrelas não estavam nesta fase final de queima nuclear com consequente perda de massa.

Em outras palavras, essas estrelas morrem muito mais jovens do que se calculava, e sem a espalhafatosa fase de queima de hélio, quando a estrela emite uma luz extremamente forte.

Isto tem largo impacto não apenas sobre as teorias, mas também sobre as campanhas observacionais: a enorme quantidade de estrelas que deveriam estar se tornando superbrilhantes ao atingir a fase final das suas vidas simplesmente não existe.

"Parece que as estrelas precisam de uma 'dieta' pobre em sódio para que possam atingir a fase AGB no final das suas vidas. Esta observação é importante por várias razões. Estas estrelas são as mais brilhantes nos aglomerados globulares - por isso haverá 70% menos destas estrelas tão brilhantes do que a teoria prevê. O que significa também que os nossos modelos estelares estão incompletos e devem ser corrigidos!", conclui Campbell.

A equipe espera que sejam encontrados resultados semelhantes para outros aglomerados estelares e está planejando mais observações.

Ele levanta a hipótese de que as estrelas que saltam a fase AGB evoluirão diretamente para anãs brancas de hélio, arrefecendo gradualmente ao longo de muitos bilhões de anos.

Não se acredita que o sódio seja por si só a causa deste comportamento diferente, embora o elemento deva estar fortemente ligado ao fenômeno, que permanece um mistério.

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