Limite de massa superior de estrelas massivas revisitadas

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Limite de massa superior de estrelas massivas revisitadas
Físicos do Observatório Gemini encontraram um novo limite de massa para estrelas massivas, e
descobriram que era mais baixo do que se pensava anteriormente.
Grand star-forming region R136 in NGC 2070 (captured by the Hubble Space
Telescope).
Estrelas muito massivas, que são mais de 100 vezes a massa do nosso Sol, são excepcionalmente
raras e difíceis de estudar. Existem vários modelos teóricos que descrevem sua estrutura e evolução e
predizem diferentes limites superiores de suas massas. No entanto, estabelecer experimentalmente um
valor desse limite é um problema desafiador.
Em um estudo recente publicado no The Astrophysical Journal, uma equipe de físicos que trabalham no
Observatório Gemini melhorou a estimativa anterior desse limite de massa e descobriu que era menor
do que se pensava anteriormente.
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“Inscrições massivas impulsionam a evolução das galáxias, pois injetam produtos químicos e energia
através de derramamento regular de sua massa através de um processo chamado perda de massa, ou
espetacularmente em sua morte através de eventos como supernovas”, disse Venu Kalari, do
Observatório Gemini e principal autor do estudo. “Esta injeção de elementos químicos e energia contribui
para a formação da próxima geração de estrelas e galáxias. Eles impactam nossa vida tremendamente –
por exemplo, todo o ferro em nosso sangue já foi ejetado de dentro de supernovas.
Estrela massiva mais pesada já observada
A formação de estrelas pesadas atualmente não é totalmente compreendida e restringir sua massa
máxima poderia melhorar nosso conhecimento desse processo. Observar estrelas desse tipo é um
desafio, pois elas normalmente residem dentro de núcleos densamente povoados de aglomerados
estelares, tornando muito difícil escolher estrelas individuais em imagens astronômicas. Além disso, eles
têm uma vida útil de cerca de 2-3 milhões de anos, o que é mais de mil vezes menor do que a idade do
nosso Sol - isso significa que eles morrem muito rapidamente, e não há muitos deles ao alcance dos
telescópios modernos.
No entanto, apesar de tudo isso, os astrônomos conseguiram fazer observações importantes de
algumas das estrelas muito massivas. O maior, chamado R136a1, é um membro do aglomerado R136,
que está localizado a cerca de 160.000 anos-luz do nosso sistema solar no núcleo da Nebulosa da
Tarântula na Grande Nuvem de Magalhães - uma companheira anã da nossa galáxia Via Láctea.
“O R136 está situado em baixas latitudes – portanto, apenas visível do hemisfério sul – na Grande
Nuvem de Magalhães e, como consequência, sofre pouco com a poeira intermedia, o que dificulta o
estudo de aglomerados igualmente ricos na galáxia [Caminho Láctea]”, explicou Kalari. “Além disso, está
suficientemente perto de nós que os telescópios terrestres possam separar estrelas individuais – um
problema enfrentado em estudos de aglomerados estelares mais distantes.”
O enxame estelar R136 foi previamente observado por astrônomos usando vários telescópios terrestres,
bem como o Telescópio Espacial Hubble, mas nenhuma das imagens do núcleo do aglomerado foi nítida
o suficiente para resolver seus membros de forma confiável. Mesmo com essas observações, no
entanto, os astrônomos foram capazes de medir o espectro de radiação de R136a1, e a partir disso,
estimar sua massa, que acabou por ser 180-325 vezes a massa do nosso Sol.
Revisitando o limite de massa
No novo estudo, astrônomos do Chile, Alemanha, Reino Unido e EUA usaram o telescópio Sul do
Observatório Internacional de Gêmeos para resolver todas as estrelas individuais do núcleo do
aglomerado estelar R136 para obter uma estimativa mais confiável da massa da estrela conhecida mais
massiva.
Eles aproveitaram a tecnologia chamada imagem speckle disponível através do instrumento Zorro do
telescópio Gemini South. A técnica permitiu que eles aumentassem a resolução do telescópio, tirando
milhares de imagens de exposição curta do aglomerado de estrelas no alcance visível. Depois de
processar cuidadosamente os dados, a técnica tornou possível cancelar quase todo o desfoque causado
pela atmosfera da Terra, o que suprimiu a resolução de todas as medições anteriores. Isso fornece
https://www.advancedsciencenews.com/mapping-the-gas-web-of-the-tarantula-nebula/
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imagens complementares para aqueles que podem ser obtidos na faixa de infravermelho pelo Telescópio
James Webb, que foi recentemente lançado no espaço.
A massa de R136a1 acabou por ser menor do que se pensava anteriormente - na faixa de 170 a 230
massas solares - embora seja, no entanto, a maior estrela da história da observação registrada.
“O destino final de uma estrela é determinado pela sua massa”, disse Kalari. “Há uma previsão de que
estrelas acima de 150 a 250 vezes a massa do Sol terminam suas vidas através de um processo
chamado supernovas de instabilidade de pares, onde uma estrela é completamente destruída, ejetando
uma imensa quantidade de energia e elementos químicos.
“Essas previsões têm um impacto importante em nossa compreensão de como certos elementos são
formados”, continuou ele. “Nosso melhor conhecimento sugere que as estrelas no início do universo se
formaram muito mais massivas do que as que vemos atualmente. No entanto, detectar estrelas acima de
150 vezes a massa do Sol nas proximidades sugeriria que essas supernovas de instabilidade de pares
ocorriam regularmente no início do universo.
Os físicos esperam que a próxima geração de telescópios terrestres – com espelhos em torno de 30
metros – de diâmetro nos permita entender as propriedades das estrelas mais pesadas ainda melhor.
“Espera-se que os telescópios da próxima geração que estão sendo construídos atualmente
transformem significativamente nossa compreensão do universo”, concluiu Kalari. “Esses telescópios
serão capazes de resolver estrelas em galáxias mais distantes e também muito mais fracas do que
atualmente possível.”
Referência: Venu M. Kalari et al., “Resolvendo o Núcleo de R136 no ótico”, Astrophysical Journal (2022)
935 162, DOI: 10.3847/1538-4357/ac8424
Crédito da imagem: Grande região de formação de estrelas R136 em NGC 2070 (capturado pelo
Telescópio Espacial Hubble)
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https://www.advancedsciencenews.com/what-scientists-hope-to-learn-with-the-new-james-webb-telescope/
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac8424