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Astrônomos descobrem duas estrelas que se uniram para formar um sistema binário há apenas 60 anos
Usando o radiotelescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrônomos observaram duas estrelas se unirem para formar um binário estelar massivo. As observações revelaram que estas estrelas não se formaram a partir da mesma nuvem de gás e poeira em colapso, como se supõe que a maioria das estrelas binárias se formam, mas em vez disso juntaram-se mais tarde na sua infância.
Aqui na Terra, somos ligeiramente prejudicados pelo nosso único Sol em ver as estrelas como corpos um tanto solitários. No entanto, cerca de metade das estrelas do tamanho do Sol no Via Láctea tem uma estrela companheira. Esta percentagem de parceria estelar sobe para cerca de 90% de estrelas massivas. Eventualmente, estas estrelas massivas tornam-se supernovas e moldam o seu ambiente cósmico. Assim, entendendo esses sistemas binários é vital para a nossa compreensão das estrelas e das galáxias em geral.
A equipe por trás desta pesquisa observou inicialmente as estrelas massivas, ou protoestrelas, ainda em crescimento, no sistema binário IRAS 07299-1651, localizado a cerca de 5.300 anos-luz de distância em 2019. No início, os pesquisadores não viram nada que sugerisse que essas estrelas não se formaram a partir da mesma nuvem de gás e poeira em forma de disco que mais tarde se fragmentou. Porém, uma coisa realmente se destacou: os discos de material que circundam e alimentam esses protoestrelas estão estranhamente desalinhados.
Ao longo de oito anos, a equipa mapeou mudanças subtis na posição das estrelas utilizando o ALMA, além do Very Large Array (VLA), bem como imagens infravermelhas do Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o Very Large Telescope (VLT).
“Pela primeira vez, pudemos observar duas estrelas massivas se movimentando uma em torno da outra enquanto ainda estavam nascendo”, disse o líder da equipe, Yichen Zhang, da Universidade Jiao Tong de Xangai, na China. disse em um comunicado.
A equipa conseguiu reconstruir pela primeira vez a estrutura tridimensional completa do IRAS 07299-1651, obtendo detalhes sobre como as estrelas orbitam umas às outras, a forma como os seus discos estão alinhados e o ângulo em que lançam jactos para o espaço.
“Cada telescópio revelou uma peça diferente do puzzle”, disse Rubén Fedriani, membro da equipa, do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA) em Granada, Espanha. “A combinação de observações de rádio e infravermelho fornece os detalhes mais requintados sobre a formação deste sistema protobinário massivo.”
Caos inesperado
As observações da equipe os pegaram de surpresa. Eles esperavam que essas estrelas orbitassem umas às outras em órbitas quase circulares. Em vez disso, descobriu-se que as órbitas eram altamente achatadas ou “excêntricas”, quase parabólicas.
Se as estrelas tivessem se formado a partir do mesmo disco de material, mesmo depois de fragmentado, os discos individuais que cercam as estrelas estariam alinhados. No entanto, não foi esse o caso; os discos são inclinados em um ângulo agudo entre si e em relação às órbitas das estrelas.
“Foi como resolver um quebra-cabeça tridimensional”, disse Yao Wang, membro da equipe, da Universidade Jiao Tong de Xangai. “Cada nova observação acrescentava outra peça e, eventualmente, a órbita, os discos e os jatos se uniram em uma imagem única e coerente.”
A estrutura caótica de IRAS 07299−1651, conforme observada pela equipe, é difícil de explicar se as duas estrelas emergiram do mesmo disco de material.
Em vez disso, os investigadores teorizam que as duas estrelas nasceram em nuvens individuais de gás e poeira, antes de um encontro casual ter unido as duas estrelas bebés e os seus respectivos casulos natais.
Rastreando as órbitas das estrelas, os investigadores descobriram que este encontro provavelmente ocorreu há cerca de 60 anos. Considerando que as estrelas vivem durante milhares de milhões de anos, isso é um instante numa escala de tempo cósmica. As bolsas de material em forma de disco em torno das estrelas sobreviveram até agora ao encontro, mantendo as suas estruturas bem definidas.
“Este estudo demonstra que as primeiras vidas das estrelas podem ser bastante caóticas, com um encontro casual levando a esta dança gravitacional e acoplamento estelar,” disse Jonathan C. Tan, membro da equipa, da Universidade de Tecnologia e da Universidade da Virgínia.
O que a equipa ainda não consegue estabelecer é se estas estrelas estão destinadas a ficar juntas ou se acabarão por se separar. Na verdade, este destino pode ainda não ter sido selado; as interações com o gás circundante podem determinar a forma que esse sistema assumirá no futuro.
A equipa espera que novas observações do IRAS 07299−1651 ajudem a compreender melhor o que o futuro reserva para estas estrelas.
Entretanto, a abordagem de monitorização a longo prazo adoptada pelos investigadores poderá fornecer aos cientistas uma nova forma poderosa de investigar outros sistemas binários massivos jovens. Isto poderia revelar quão comuns são encontros como este e se mais sistemas binários são compostos de estrelas reunidas por encontros casuais.
A pesquisa da equipe foi publicada na terça-feira (8 de setembro) na revista Astronomia da Natureza.
