Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, uma equipe internacional de astrônomos descobriu a estrela dupla mais quente e mais massiva, com as duas componentes tão próximas que tocam uma na outra.
© ESO/L. Calçada (ilustração do mais quente e mais massivo sistema binário de estrelas em contato)
As duas estrelas no sistema extremo VFTS 352 podem estar indo rumo a um final dramático, no qual se fundirão para formar uma única estrela gigante ou então dar origem um sistema binário de buracos negros.
O sistema estelar duplo VFTS 352 situa-se a cerca de 160.000 anos-luz de distância na Nebulosa da Tarântula. Esta região extraordinária é a maternidade de estrelas jovens mais ativa no Universo próximo. Novas observações do VLT do ESO revelaram que este par de estrelas jovens se encontra entre os mais extremos e estranhos já descoberto. O nome desta estrela indica que foi observada no âmbito do rastreio VLT FLAMES Tarantula Survey (VFTS), possibilitando compreender melhor como é que as estrelas massivas são afetadas pela rotação, binaridade e dinâmica em aglomerados estelares densos.
O VFTS 352 é composto por duas estrelas muito quentes, brilhantes e massivas que orbitam uma em torno da outra com um período pouco maior que um dia. Os centros das estrelas estão separados de apenas 12 milhões de quilômetros. Ambas as componentes estão classificadas como estrelas do tipo O. Tais estrelas têm tipicamente entre 15 a 80 vezes mais massa que o Sol e podem brilhar até um milhão de vezes mais. São estrelas tão quentes que brilham com uma luz azul-esbranquiçada e têm temperaturas efetivas maiores que 30.000 ºC. De fato, as estrelas estão tão próximas que as suas superfícies se sobrepõem, tendo-se formado uma ponte entre elas. O VFTS 352 não é apenas o sistema binário mais massivo conhecido desta pequena classe de binárias de contato excedente, tem uma massa combinada de cerca de 57 vezes a massa solar, mas também contém as componentes mais quentes, com temperaturas efetivas de cerca de 40.000 ºC.
As estrelas extremas como as duas componentes de VFTS 352 desempenham um papel fundamental na evolução das galáxias e pensa-se que serão as principais produtoras de elementos como o oxigênio. Tais estrelas duplas estão também associadas ao comportamento exótico de “estrelas vampiras”, onde uma estrela companheira mais pequena “suga” matéria da superfície da sua vizinha maior.
No entanto, no caso de VFTS 352, as duas estrelas do sistema têm quase o mesmo tamanho. A matéria não é por isso sugada de uma para a outra, mas sim compartilhada. Estima-se que as estrelas de VFTS 352 estejam compartilhando cerca de 30% da sua matéria. Estas regiões em torno das estrelas são conhecidas por lóbulos de Roche. Num binário de contato como VFTS 352 ambas as estrelas transbordam seu lóbulo de Roche.
Este tipo de sistema é muito raro, já que esta fase da vida das estrelas é muito curta e por isso é difícil pegá-las no ato. Como as estrelas estão tão próximas uma da outra, as fortes forças de maré fazem com que haja uma maior mistura de material nos seus interiores.
“O VFTS 352 é o melhor caso descoberto até hoje de uma estrela dupla quente e massiva que pode ter este tipo de mistura interna,” explica o autor principal do trabalho Leonardo A. Almeida, da Universidade de São Paulo, Brasil. “Como tal, esta é uma descoberta importante e fascinante.”
Os astrônomos preveem que o VFTS 352 sofrerá um fim cataclísmico, fim esse com duas possibilidades diferentes. A primeira possibilidade será a fusão das duas estrelas, que muito provavelmente dará origem a uma única estrela gigante, com rotação muito rápida e possivelmente magnética. “Se o objeto continuar a girar rapidamente, poderá terminar a sua vida numa das explosões mais energéticas do Universo, uma explosão de raios gama de longa duração,” diz o cientista principal do projeto Hugues Sana, da Universidade de Leuven, Bélgica. Estas explosões de raios gama são altamente energéticas e podem ser detectadas por satélites em órbita. São de dois tipos, de curta duração (menor que alguns segundos) e de longa duração (maior que alguns segundos). As explosões de longa duração são mais comuns e pensa-se que marquem a morte de estrelas massivas e que estejam associadas a uma classe de explosões de supernova muito energéticas.
A segunda possibilidade é explicada pela astrofísica teórica da equipe, Selma de Mink da Universidade de Amsterdam, Holanda: “Se as estrelas estiverem bem misturadas entre si, ambas permanecerão objetos compactos e o sistema VFTS 352 poderá evitar a fusão. Este efeito levará os objetos a outro caminho de evolução completamente diferente das predições da evolução estelar clássica. No caso de VFTS 352, as componentes acabarão as suas vidas em explosões de supernova, formando um sistema binário de buracos negros próximos. Tal objeto seria uma intensa fonte de ondas gravitacionais.”
Comprovar a existência deste segundo caminho evolucionário seria um grande avanço observacional no campo da astrofísica estelar. Previstas pela teoria da relatividade geral de Einstein, as ondas gravitacionais são ondas no espaço-tempo. Quantidades significativas de ondas gravitacionais são geradas sempre que há variações extremas com o tempo de campos gravitacionais fortes, tal como a fusão de dois buracos negros. No entanto, independentemente do fim de VFTS 352, este sistema já forneceu aos astrônomos importantes caminhos sobre os processos de evolução pouco conhecidos de sistemas binários com estrelas massivas em contato.
Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Discovery of the massive overcontact binary VFTS 352: Evidence for enhanced internal mixing”, de L. Almeida et al., publicado na revista especializada Astrophysical Journal.
Fonte: ESO
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