Os cientistas descobrem quanto pesam as estrelas bebês em Orion – observando seus movimentos de dança

Ao observar através de espessos véus de gás e poeira, os radioastrónomos conseguiram observar jovens estrelas binárias orbitando umas em torno das outras no coração de nuvens de formação estelar — e, no processo, revelaram as massas das estrelas.

Estrelas nascem em vastas nuvens de gás hidrogênio molecular misturado com elementos pesados. Quando uma dessas nuvens se fragmenta em partes, a gravidade faz com que bolsões dentro dos fragmentos entrem em colapso, com a densidade e a temperatura no centro de cada bolsão aumentando. Isto dá origem a uma estrela que acumula continuamente mais gás e se torna mais massiva.

Este tem sido um problema persistente para os astrónomos que procuram compreender como as estrelas jovens crescem e evoluem, bem como o que controla a massa das estrelas antes de se ligarem, dissiparem o gás circundante e pararem de crescer. A massa de uma estrela é talvez a propriedade mais importante que uma estrela possui. A sua evolução futura depende da sua massa, que controla a sua luminosidade, temperatura e até mesmo a vida útil geral. Estrelas de baixa massa como anãs vermelhas superam em muito estrelas de grande massauma distribuição que os astrónomos chamam de “função de massa inicial”, mas a razão pela qual esta deveria ser ponderada para estrelas de menor massa é incerta – e certamente não é ajudada pelas dificuldades na observação do seu crescimento.

“A massa estelar é a propriedade mais fundamental de uma estrela, mas é notoriamente difícil de medir para sistemas embarcados jovens”, disse o pesquisador principal Sergio A. Dzib Quijano, do Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha, em um estudo. declaração.

Embora a luz visível e, até certo ponto, a luz infravermelha sejam bloqueadas por essas nuvens de gás, as ondas de rádio podem passar sem impedimentos. Assim, a equipe de Quijano usou o Very Long Baseline Array (VLBA) — uma rede de radiotelescópios gigantes que abrange os Estados Unidos — para resolver estrelas jovens no Complexo Molecular de Orion. Esta é uma enorme região de formação estelar a cerca de 1.300 anos-luz longe em média. Inclui o famoso Nebulosa de Órion assim como a Chama Nebulosa e a Nebulosa Cabeça de Cavalo, além do Loop de Barnard, que é um enorme arco de gás molecular que abrange grande parte da constelação de Órion como visto em nosso céu noturno.

Muitas estrelas são formadas em sistemas bináriosem que duas estrelas orbitam uma à outra em torno de um centro de massa comum. O VLBA foi capaz de captar ondas de rádio de 15 sistemas binários jovens dentro do complexo molecular de Orion. A forma como as estrelas num sistema binário orbitam umas às outras – o seu período orbital e velocidade – depende das massas das duas estrelas. Portanto, traçar as órbitas das estrelas permite aos astrónomos calcular as massas das estrelas e depois compará-las com o que o trabalho teórico que descreve a evolução de protoestrelas jovens diz que as suas massas deveriam ser.

A equipe de Quijano conseguiu rastrear as órbitas dos 15 sistemas binários com precisão de milissegundos. Isto permitiu a determinação precisa das massas das estrelas em sete dos sistemas binários. Para quatro destes sistemas, as observações foram suficientemente sensíveis para permitir aos astrónomos medir as massas das estrelas componentes a partir de princípios básicos, independentemente de qualquer orientação de modelos teóricos. Desses quatro sistemas, a equipe descobriu que todos, exceto um, tinham massas que correspondiam ao que a teoria dizia que deveriam ser. Isso nos diz que nossos modelos estão próximos, mas ainda precisam de algum refinamento.

“Estas medições precisas da massa transformam agora Orion num laboratório de precisão para testar como as estrelas jovens se formam e evoluem,” disse Jazmin Ordonez-Toro da Universidade Nacional Autónoma do México, que é o segundo autor do artigo que descreve estas descobertas. “Estas medições expandem enormemente a nossa compreensão de como são construídos bairros estelares como o nosso.”