Imagens obtidas de duas estrelas em processo de fusão

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Prolongar / Algumas das estruturas presentes na área ao redor do sistema estelar descrito recentemente.

Conhecemos dois fatos sobre nossa galáxia que são, isoladamente, mundanos. Uma é que muitas estrelas fazem parte de um sistema de duas estrelas e podem orbitar umas às outras a distâncias semelhantes às dos planetas em nosso próprio Sistema Solar. A segunda é que estrelas semelhantes em massa ao Sol terminarão suas existências impulsionadas pela fusão, expandindo-se para gigantes vermelhos inchados. Coloque esses dois fatos juntos e você terá uma conseqüência inevitável e intrigante: muitas estrelas acabarão se expandindo o suficiente para engolir o vizinho.

O que acontece então pode ser difícil de entender, em parte porque existem muitas opções em potencial. Se a estrela companheira for suficientemente grande, a transferência de massa poderá desencadear sua explosão. Também é possível que o atrito possa sangrar energia da órbita da estrela companheira, reduzindo sua órbita até que seja mesclada. Ou, como as camadas externas da gigante vermelha são tão difusas, é possível que os núcleos das duas estrelas acabem compartilhando um único envelope, continuando a orbitar-se.

Embora seja fácil saber quando observamos uma explosão, é muito mais difícil descobrir quando analisamos uma das duas últimas opções. Normalmente, confiaríamos em modelos físicos para nos dizer o que aconteceria nesses casos, mas a geração de um modelo dessas condições se mostrou bastante complexa. Agora, no entanto, alguns pesquisadores estão sugerindo que uma estrela binária de envelope comum é a melhor maneira de explicar um objeto que eles imaginaram.

Um modelo baseado em observação

O objeto que a equipe internacional fotografou é chamado HD101584 e foi fotografado anteriormente. Os dados anteriores indicavam que era um sistema estelar binário, com uma estrela de baixa massa e uma companheira mais velha e luminosa. Essas imagens indicaram que a estrela mais velha havia entrado na fase gigante vermelha de sua existência ou em uma era ainda posterior chamada gigante assintótica. Para entender melhor o que eles estavam olhando, os pesquisadores obtiveram tempo de observação no Atacama Large Millimeter Array, ou ALMA.

O ALMA é uma coleção de telescópios que opera em comprimentos de onda maiores que o visível. Isso torna o ALMA sensível às emissões causadas pela poeira quente e permite a seleção de vários elementos nos gases, incluindo itens como oxigênio, nitrogênio e silício. É sensível o suficiente para identificar quando isótopos específicos de alguns elementos estão presentes. Além disso, vários compostos químicos simples também foram detectados. Essa habilidade é importante para essas observações, porque estrelas mais velhas geralmente produzem muitos elementos mais pesados, e sua densidade relativa pode permitir que a gravidade separe alguns elementos em diferentes profundidades da estrela.

A outra coisa que a imagem do ALMA permite é a determinação de desvios de vermelho e azul no material que está sendo visualizado. Se uma nuvem de material estiver em movimento em relação à Terra, esse movimento dará uma mudança no Doppler em qualquer luz que ele emitir. Assim, escolhendo essas mudanças, podemos medir quando elementos químicos específicos estão se movendo dentro de uma estrutura.

Material com deslocamento vermelho e azul nas proximidades do sistema estelar, com material indicador verde que não está se movendo em relação à Terra. "Src =" https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2020/02/ 223211_web-640x460.jpg "width =" 640 "height =" 460 "srcset =" https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2020/02/223211_web.jpg 2x
Prolongar / Material vermelho e azul deslocado nas proximidades do sistema estelar, com verde indicando material que não está se movendo em relação à Terra.

Todas essas habilidades acabaram sendo necessárias, pois o HD101584 tem uma estrutura complicada, com várias peças em movimento. Como esperado, a distribuição de elementos na área também foi desigual, pois alguns elementos não estavam presentes em algumas das estruturas identificadas pela presença de outros elementos.

Para descobrir isso, os autores combinaram todos os dados de velocidade e elementos químicos para produzir um modelo tridimensional da estrutura do HD101584. Isso incluía informações sobre quais estruturas estavam se movendo e para onde estavam indo.

Muitas coisas acontecendo

Um dos desafios do modelo foi descobrir o tamanho de todas as estruturas. Os autores consideraram os ramos gigante vermelho e gigante assintótico, mas descobriram que seus dados sobre as razões isotópicas de oxigênio eram inconsistentes com a última opção. Isso resulta em estimativas de onde o sistema está mais próximo da Terra e de todas as suas estruturas um pouco menores.

De qualquer forma, o modelo indica que há pelo menos quatro coisas diferentes acontecendo no HD101584. Por um lado, parte do material da estrela gigante foi capturada em um disco que orbita lentamente em torno das duas estrelas a uma distância de cerca de 150 vezes a distância típica da Terra-Sol. Ainda mais longe, há um toro de material que ainda está se expandindo para longe das estrelas, possivelmente ejetado pela primeira vez quando o envelope da estrela gigante envolveu seu companheiro pela primeira vez.

A evidência desse engolfamento vem das segundas duas estruturas detectadas nos dados do ALMA. Uma delas é a estrutura em forma de ampulheta de duas bolhas que se estendem para fora das estrelas. São incorporados jatos de material em movimento rápido. Esse material está se movendo rapidamente para ter sido impulsionado por um processo estelar normal, ou mesmo pelas forças gravitacionais geradas por duas estrelas em uma proximidade tão próxima.

Em vez disso, os autores argumentam que ele deve ter sido ejetado quando uma estrela companheira menor se moveu através do envelope da estrela gigante: "É difícil conciliar energias cinéticas tão altas com nada além de um cenário de evolução de envelope comum, onde a energia de ligação gravitacional é liberada". quando o companheiro é capturado e cai em direção ao primário ".

Com base no comprimento aparente das estruturas e em sua velocidade atual, os autores puderam estimar há quanto tempo eles foram formados. Embora essas estimativas variassem com base em qual estrutura elas estavam olhando, todas elas tinham menos de 2.000 anos e algumas mais perto de 200. Assim, parece que a fusão das duas estrelas aconteceu muito recentemente, pelo menos em termos cosmológicos.

A varredura de vários sistemas adicionais com propriedades semelhantes às do HD101584, sugerindo que possa haver uma população de objetos em várias idades e pontos em sua evolução. Novamente, isso não deveria ser surpreendente, dadas as estatísticas de quão alta é a frequência de sistemas estelares binários próximos. Mas, se essas observações puderem ser confirmadas e ampliadas, isso aumenta a perspectiva de que poderíamos obter dados de sistemas suficientes para construir um modelo abrangente da física complicada por trás da evolução desses sistemas.

Astronomia e Astrofísica, 2020. DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 201834897 (Sobre os DOIs)

Fonte: Ars Technica