terça-feira, 4 de julho de 2017

O nascimento turbulento de estrelas gêmeas

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), pesquisadores obtiveram uma pista crítica para um problema subjacente: como é que se formam os sistemas binários de grande separação?

imagem composta do sistema jovem IRAS 04191 1523

© ALMA/Herschel (imagem composta do sistema jovem IRAS 04191+1523)

A imagem acima mostra uma composição do sistema jovem IRAS 04191+1523. O ALMA revelou os discos em torno de duas estrelas (branco) e um invólucro gasoso comum (amarelo). O tom avermelhado mostra a distribuição de uma nuvem densa vista no infravermelho longínquo, pelo observatório espacial Herschel.

Os pesquisadores descobriram estrelas gêmeas recém-nascidas, de massa muito baixa, com eixos de rotação desalinhados. Este desalinhamento indica que se formaram num par de nuvens de gás fragmentadas produzidas por turbulência, não através de evolução de gêmeas bem próximas uma da outra. Este achado apoia fortemente a teoria de fragmentação turbulenta da formação de estrelas binárias até ao regime subestelar.

Uma equipe internacional de astrônomos, liderada por Jeong-Eun Lee da Universidade de Kyung Hee, Coreia, observou o sistema duplo jovem IRAS 04191+1523 com o ALMA. Graças à alta resolução do ALMA, foi possível observar com sucesso a rotação dos discos de gás em torno das estrelas gêmeas de massa muito baixa descobrindo que os eixos de rotação das duas estrelas estão desalinhados.

"Esta revelação é particularmente interessante porque as massas das duas estrelas, derivadas a partir dos nossos dados ALMA, correspondem a cerca de 10% da massa do Sol, o que é um valor muito baixo. Mas o nosso resultado é uma forte evidência de que os binários largos destas estrelas de massa muito baixa, e até as anãs marrons, se podem formar da mesma maneira que as estrelas normais, via fragmentação turbulenta," comenta Lee.

Mais de metade das estrelas no Universo nascem aos pares ou em sistemas múltiplos. Portanto, a determinação do mecanismo de formação das estrelas duplas é crucial para uma compreensão abrangente da evolução estelar.

Existem dois tipos de estrelas múltiplas: sistemas íntimos e sistemas amplamente separados. Os astrônomos testemunharam um sistema íntimo a ser formado através da fragmentação do disco de gás em torno das estrelas primogênitas. Por outro lado, não existem evidências claras de quão amplamente separados os sistemas se podem formar. Alguns pesquisadores assumem que um sistema íntimo evolui para um sistema amplo ao longo de milhões de anos devido a interações dinâmicas, mas outros acham que a turbulência numa nuvem de gás fragmenta a nuvem em seções menores e que se formam estrelas em cada uma das pequenas nuvens.

Com o objetivo de encontrar pistas sobre a formação de sistemas binários amplos, os cientistas selecionaram IRAS 04191+1523 como o alvo das suas observações com o ALMA. A separação das duas estrelas corresponde a mais ou menos 30 vezes a distância entre Netuno e o Sol e tal valor classifica-as como um binário largo. Estima-se que a idade do sistema seja muito inferior a meio milhão de anos, sendo um bom alvo para investigar a fase inicial da formação de binários amplos.

A equipe analisou o sinal das moléculas de dióxido de carbono nos discos para derivar o seu movimento e descobriu que os dois discos ao redor das estrelas não estão alinhados. O ângulo entre os eixos de rotação dos discos é de 77 graus.

"O sistema é demasiado jovem para o alinhamento dos eixos ter sido modificado pelas interações, assim que concluímos que este sistema foi formado pela fragmentação turbulenta de uma nuvem, não pela fragmentação e migração do disco," realça Lee.

Se um sistema binário é formado através da fragmentação do disco, o momento de rotação do gás alinha os eixos das duas estrelas. Este alinhamento seria mantido mesmo que a separação entre as duas aumentasse via interações de maré. O desalinhamento dos eixos do sistema IRAS 04191+1523 rejeita claramente este cenário.

Fonte: Observatório ALMA

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