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out 19

Hubble detecta gigantescas ‘balas de canhão’ de plasma disparadas por estrela no sistema V Hydrae

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/34/image/a/

Diagrama das ejeções de plasma emanadas pela estrelas V Hydrae. Este gráfico com quatro painéis ilustra como o sistema binário V Hydrae lança bolas de plasma para o espaço. O painel 1 mostra as duas estrelas em órbita uma da outra. Uma das estrelas está perto do final da sua vida e estufou, tornando-se numa gigante vermelha. No painel 2, a órbita da estrela menor a leva até à atmosfera estendida da gigante vermelha. À medida que a estrela viaja através da atmosfera, recolhe material da gigante vermelha, material esse que assenta em um disco ao seu redor. A acumulação de material atinge um ponto crítico e consequentemente este é eventualmente expelido sob a forma de bolhas de plasma quente ao longo do eixo de rotação da estrela, como o painel 3 nos mostra. Este processo de expulsão é repetido a cada oito anos e meio, o tempo que leva para a estrela menor fazer outra passagem pelo invólucro inchado da gigante vermelha, visto no painel 4. Crédito: NASA, ESA e A. Feild (STScI)

O Observatório Espacial Hubble detectou bolhas superquentes de gás ionizado, cada uma com o dobro da massa do planeta Marte, ejetadas nas proximidades de uma estrela moribunda. As bolas de plasma estão viajando tão depressa pelo espaço que levariam apenas 30 minutos para ir da Terra à Lua. Este “fogo de canhão” estelar, estimam os cientistas, ocorre em períodos que duram 8,5 anos cada, há pelo menos 400 anos.

Essas bolas de plasma representam um verdadeiro enigma para os astrônomos, porque o material ejetado não poderia ter sido disparado propriamente pela estrela hospedeira V Hydrae. Essa estrela é uma gigante vermelha inflada, localizada a 1.200 anos-luz de distância da Terra, que provavelmente liberou pelo menos metade da sua massa para o espaço durante a sua fase terminal em andamento. As gigantes vermelhas são estrelas moribundas nos estágios finais da vida que estão esgotando o seu combustível nuclear que as permite brilhar. As gigantes vermelhas são estrelas que cresceram enormemente em tamanho e estão expelindo suas camadas mais externas para o espaço.

Assim, a melhor explicação corrente sugere que as bolas de plasma foram lançadas por uma companheira estelar invisível. De acordo com esta hipótese, a companheira teria que estar em uma órbita elíptica que a leva perto da atmosfera inchada da gigante vermelha a cada 8,5 anos. À medida que a companheira invisível penetra dentro da atmosfera exterior da gigante vermelha, esta rouba material. Subsequentemente, este material se assenta em um disco que envolve a companheira invisível, o qual serve como plataforma de lançamento das bolhas de plasma, que viajam em velocidades da ordem de 800.000 quilômetros por hora (222 km/s).

Os cientistas sugerem que este sistema estelar poderá ser o arquétipo que explica uma estonteante variedade de formas brilhantes descobertas pelo Hubble em volta de estrelas moribundas as quais chamamos de ‘nebulosas planetárias’. Uma nebulosa planetária é uma concha de gás brilhante em expansão, expelida por uma estrela no final de sua vida.

Raghvendra Sahai, autor principal do estudo, membro do JPL da NASA, Pasadena, Califórnia, EUA, declarou:

Nós sabíamos que este objeto tinha um fluxo de alta velocidade, com base em dados anteriores, mas esta é a primeira vez que vemos o processo em ação. Nós sugerimos que estas bolhas gasosas produzidas durante esta fase final da vida de uma estrela podem eventualmente ajudar a produzir as estruturas que vemos nas nebulosas planetárias.

As observações realizadas pelo Observatório Espacial Hubble, ao longo das duas últimas décadas, têm revelado uma enorme complexidade e diversidade na estrutura das nebulosas planetárias. A alta-resolução do Hubble capturou nós de matéria nas nuvens brilhantes de gás que rodeiam estrelas moribundas. Os astrônomos especularam se estes nós eram, de fato, jatos expelidos por discos de material ao redor de estrelas companheiras que não eram visíveis nas imagens do Hubble. A maioria das estrelas na nossa Galáxia faz parte de sistemas binários. No entanto, os detalhes de como estes jatos foram produzidos permanecia um mistério até então.

Raghvendra Sahai explicou:

Nós queremos identificar o processo que produz estas transformações surpreendentes, de uma gigante vermelha inchada para uma bela e brilhante nebulosa planetária. Estas mudanças dramáticas ocorrem ao longo de uma escala de tempo de 200 a 1.000 anos, um mero piscar de olhos em termos cósmicos.

O time de Sahai usou o instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Hubble para conduzir as observações de V Hydrae e da sua região circunvizinha ao longo de um período de 11 anos, inicialmente de 2002 a 2004 e depois de 2011 a 2013. A espectroscopia descodifica a luz emitida por um objeto, revelando informações sobre a sua velocidade, temperatura, localização e movimento.

Os dados mostraram uma série de bolhas superquentes e monstruosas, cada com uma temperatura superior a 9.400 graus Celsius, quase duas vezes mais quentes que a superfície do Sol.

Os pesquisadores compilaram um mapa detalhado da localização das bolhas, o que lhes permitiu mapear os primeiros aglomerados gigantes desde 1986.

Raghvendra Sahai adicionou:

As observações mostram que as bolhas se movem ao longo do tempo. Os dados do STIS mostram bolhas recém-ejetadas, bolhas que se deslocaram para mais longe e bolhas ainda bem mais distantes.

O STIS detectou estas estruturas gigantes tão longe quanto 59,5 bilhões de quilômetros de distância de V Hydrae, mais de oito vezes a distância entre a Cinturão de Kuiper e o nosso Sol.

As bolhas se expandem e se resfriam à medida que se deslocam para mais longe, deixando de ser detectáveis no espectro visível. Contudo, os cientistas afirmam que observações levadas a cabo em 2004 em comprimentos de onda submilimétricos mais longos pelo SMA (Submillimeter Array) no Havaí revelaram estruturas distorcidas que podem ser bolhas de plasma lançadas há 400 anos.

Baseando-se nas observações, Sahai e os colegas Mark Morris (Universidade da Califórnia em Los Angeles) e Samantha Scibelli (Universidade Estatal de Nova Iorque em Stony Brook) desenvolveram um modelo de uma estrela companheira com um disco de acreção para explicar esse processo de ejeção.

Raghvendra Sahai afirmou:

Este modelo fornece a mais plausível explicação porque nós sabemos que as infraestruturas que produzem os jatos são os discos de acreção. De fato, as estrelas gigantes vermelhas não possuem discos de acreção, mas muitas destas têm provavelmente estrelas companheiras as quais presumivelmente têm massas inferiores porque evoluíram mais lentamente. O modelo que propomos pode ajudar a explicar a presença de nebulosas planetárias bipolares, a presença de estruturas com o formato de jatos com nós em muitos destes objetos e até mesmo as nebulosas planetárias multipolares. Nós pensamos que este modelo tem uma ampla aplicabilidade.

Uma surpresa descoberta na observação via STIS foi que o disco não dispara os aglomerados monstruosos exatamente na mesma direção a cada 8,5 anos. A direção muda de posição ligeiramente lateralmente e para frente e para a trás possivelmente devido a uma oscilação no disco de acreção.

Raghvendra Sahai disse:

Esta descoberta foi bem surpreendente, mas é também muito estimulante porque ajuda a explicar alguns fenômenos misteriosas que tinham sido observadas por outros cientistas.

Os astrônomos denotaram que V Hydrae é obscurecida a cada 17 anos, como se algo bloqueasse a sua luz. Sahai e colegas sugerem que devido à oscilação para trás e para frente da direção do jato, as bolhas alternam entre passar por trás e passar em frente de V Hydrae. Quando uma bolha passa em frente de V Hydrae, obscurece a gigante vermelha do nosso ponto de vista.

Raghvendra Sahai completou:

Este motor do disco de acreção é muito estável porque tem sido capaz de lançar estas estruturas durante centenas de anos sem ficar despedaçado. Em muitos destes sistemas, a atração gravitacional pode fazer com que a companheira espirale para o núcleo da gigante vermelha. Porém, eventualmente, a órbita da companheira de V Hydrae continuará a decair porque está perdendo energia nesta interação de fricção. No entanto, ainda não sabemos o destino final desta companheira.

O time espera usar o Hubble para realizar mais observações do sistema V Hydrae, incluindo a mais recente bolha expulsa em 2011. Os astrônomos também planejam usar o poderoso complexo de antenas telescópicas do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), no Chile, para estudar as bolhas lançadas ao longo das últimas centenas de anos e que são agora demasiadamente frias para serem detectadas diretamente pelo Hubble.

Os resultados do time foram publicados em 20 agosto de 2016 em The Astrophysical Journal.

Fonte

Hubblesite: Hubble Detects Giant ‘Cannonballs’ Shooting from Star

Artigo Científico

HIGH-SPEED BULLET EJECTIONS DURING THE AGB-TO-PLANETARY NEBULA TRANSITION: HST OBSERVATIONS OF THE CARBON STAR, V HYDRAE

._._.

high-speed-bullet-ejections-during-the-agb-to-planetary-nebula-transition-hst-observations-of-the-carbon-star-v-hydrae

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