ESO desvenda os segredos do nascimento de uma estrela massiva. Todas as estrelas nascem do mesmo modo?

Ilustração de sistema estelar recém formado onde uma estrela massiva está rodeada por um casulo de poeira e gás. Note os jatos de plasma emitido pelos pólos da estrela bebê. O casulo se estende a uma distância de 130 UA. Na área central do casulo, próxima da estrela, a poeira inexiste. Crédito: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

Os astrônomos obtiveram a primeira imagem de um disco de poeira cósmica que rodeia uma estrela recém-nascida de grande massa, obtendo evidências diretas de que as estrelas de supermassivas se formam da mesma maneira que suas irmãs menores. Esta descoberta, feita graças à combinação de observações obtidas por vários telescópios do ESO, aparece em artigo da revista Nature.

Disco de poeira observado em volta do objeto IRAS 13481-6124. Crédito: ESO/S. Kraus

“As nossas observações mostram um disco em torno de uma estrela jovem de grande massa, recém formada,” disse Stefan Kraus, que liderou a pesquisa. “Podemos dizer que este bebê cósmico está prestes a sair do seu ovo!”

A equipe de astrônomos observou um objeto conhecido pelo nome críptico de IRAS 13481-6124. Este corpo estelar tem aproximadamente 20 M☼ e 5 R☼ ^[1], a jovem estrela, que se encontra ainda rodeada pelo seu casulo pré-natal, situa-se na constelação do Centauro, a cerca de 10.000 anos-luz de distância.

A partir de imagens de arquivo fornecidas pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA, assim como a partir de observações obtidas com o telescópio submilimétrico de 12 metros APEX, os astrônomos descobriram a presença de um jato. Disse S. Kraus:

“Tais jatos são observados correntemente em torno de estrelas jovens de pequena massa e geralmente indicam a presença de um disco [de poeira e gás].”

Os discos circumstelares são o ingrediente essencial no processo de formação de estrelas de pequena massa, tais como o nosso Sol. No entanto, não se sabe se tais discos estão igualmente presentes durante a formação de estrelas de massa maior que 10 M☼ ^[1], onde a forte radiação emitida poderá impedir que a massa seja atraída pela estrela. Por exemplo, foi proposto que as estrelas de grande massa seriam o resultado da fusão de estrelas menores.

Região do objeto IRAS 13481-6124 que nesta imagem é a estrela mais brilhante, acima, à esquerda. Crédito: ESO/Spitzer/NASA/JPL/S. Kraus

Para e compreender as propriedades do casulo estelar, os astrônomos utilizaram o interferômetro do Very Large Telescope do ESO (VLTI). Assim, os cientistas combinaram a radiação captada por três dos Telescópios Auxiliares de 1,8 metros do VLTI, com o instrumento AMBER. Esta infraestrutura permitiu observar detalhes equivalentes aos que seriam observados por um telescópio hipotético com um espelho de 85 metros de diâmetro! A resolução obtida foi de cerca de 2,4 milésimos de segundo de arco, o que corresponderia a conseguir distinguir a cabeça de um parafuso na Estação Espacial Internacional, ou seja, mais de dez vezes a resolução obtida com os atuais telescópios espaciais ópticos.

Dispondo destas poderosas capacidades únicas, complementadas com observações feitas com outro telescópio do ESO, o New Technology Telescope de 3,58 metros, situado em La Silla, Stefan Kraus e equipe conseguiram detectar um disco em torno de IRAS 13481-6124. S. Kraus afirmou:

“Esta é a primeira vez que conseguimos imagens das regiões interiores do disco em torno de uma estrela jovem de grande massa. As nossas observações mostram que a formação funciona do mesmo modo para todas as estrelas, independentemente da massa.”

Os astrônomos concluíram que este sistema tem apenas cerca de 60.000 anos de idade, e que a estrela já atingiu praticamente a sua massa final. Devido à imensa radiação estelar, 30.000 vezes mais brilhante que o nosso Sol, o disco começará rapidamente a sofrer o processo de fotoevaporação. O disco estende-se até cerca de 130 vezes à distância Sol-Terra, isto é, 130 unidades astronômicas (UA), e tem uma massa idêntica à da estrela, ou seja, cerca de 20 M☼. Adicionalmente, observou-se que a parte interior do disco se apresenta desprovida de poeira. S. Klaus concluiu:

“Observações futuras a serem feitas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), atualmente em construção pelo ESO no Chile, poderão fornecer muito mais dados sobre as zonas interiores do disco, permitindo aos cientistas a melhor compreensão de como as estrelas bebês de grande massa engordam.”

Sobre o trabalho e a equipe

Este trabalho foi apresentado no artigo científico que da revista Nature (“A hot compact dust disk around a massive young stellar object”, por S. Kraus et al.).

A equipe da pesquisa contou com a participação de Stefan Kraus (Universidade de Michigan, USA), Karl-Heinz Hofmann, Karl M. Menten, Dieter Schertl, Gerd Weigelt, Friedrich Wyrowski e Anthony Meilland (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Alemanha), Karine Perraut (Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble, França), Romain Petrov e Sylvie Robbe-Dubois (Université de Nice Sophia-Antipolis/CNRS/Observatoire de la Côte d’Azur, França), Peter Schilke (Universität zu Köln, Alemanha) e Leonardo Testi (ESO).