O que acontece quando uma estrela morre?:huone casino

Elas representam a fase final habitual da vidahuone casinoestrelas com tamanhos que variam da metade até oito vezes a massa do Sol. Já as estrelas com massa maior têm um fim muito mais violento — uma explosão conhecida como supernova.

As nebulosas planetárias têm uma variedade extraordináriahuone casinoformas, como sugerem seus nomes — o Caranguejo do Sul, o Olhohuone casinoGato e a Borboleta, por exemplo.

Mas, por mais bonitas que sejam, elas também são um mistério para os astrônomos. Como pode surgir uma borboleta cósmica do casulo redondo aparentemente indefinidohuone casinouma estrela gigante vermelha?

Observações e modelos criados por computador estão agora indicando uma explicação que teria parecido extravagante 30 anos atrás: a maioria das gigantes vermelhas tem uma estrela secundária muito menor, escondida no seu campo gravitacional.

Esta segunda estrela molda a transformação da estrela principalhuone casinouma nebulosa planetária, da mesma forma que um ceramista molda um vaso na rodahuone casinooleiro.

Acima, à esquerda, uma imagemhuone casinoinfravermelho próximo mostra espetaculares anéishuone casinogás concêntricos na Nebulosa do Anel do Sul, uma nebulosa planetária que fica a cercahuone casino2,5 mil anos-luzhuone casinodistância da Terra, na constelação da Vela. Os anéis contam a história das explosões da estrela que está morrendo.

À direita, uma imagemhuone casinoinfravermelho médio distingue facilmente a estrela que está morrendo, no centro da nebulosa (em vermelho), dahuone casinoestrela secundária (em azul). Todo o gás e poeira da nebulosa foi expelido pela estrela vermelha.

A teoria dominante sobre a formação das nebulosas planetárias envolvia anteriormente uma única estrela, a própria gigante vermelha. Com força gravitacional fraca nas suas camadas externas, ela perde massa com muita rapidez perto do final da vida — até 1% por século.

Ela também se agita como uma panelahuone casinoágua fervente abaixo da superfície, fazendo com que as camadas externas pulsem para dentro e para fora. Os astrônomos apresentaram a teoriahuone casinoque essas pulsações produzem ondashuone casinochoque que lançam jatoshuone casinogás e poeira para o espaço, criando o chamado vento estelar.

Mas muita energia é necessária para expelir esse material completamente sem que ele caiahuone casinovolta sobre a estrela. Esse vento não pode ser uma brisa suave; precisa ter a forçahuone casinoum jatohuone casinofoguete.

Depois do escape da camada externa da estrela, a camada interna, que é muito menor, entrahuone casinocolapso e se torna uma anã branca. Esta estrela, que é mais quente e brilhante que a gigante vermelha que a originou, ilumina e aquece o gás que escapou, até que ele comece a brilhar sozinho — e assim vemos uma nebulosa planetária.

Todo esse processo é muito rápido nos padrões astronômicos, embora lento para os padrões humanos. Normalmente, levahuone casinoalguns séculos até milênios.

Até o lançamento do Telescópio Espacial Hubble,huone casino1990, "nós tínhamos bastante certezahuone casinoque estávamos no caminho certo" para compreender este processo, segundo afirma o astrônomo Bruce Balick, da Universidadehuone casinoWashington, nos Estados Unidos.

Balick e seu colega Adam Frank, da Universidadehuone casinoRochesterhuone casinoNova York, também nos EUA, compareceram a uma conferência na Áustria e viram as primeiras fotografiashuone casinonebulosas planetárias tiradas pelo Hubble.

"Nós saímos para tomar café, vimos as imagens e sabíamos que o jogo havia mudado", relembra Balick.

Os astrônomos acreditavam que as gigantes vermelhas eram esfericamente simétricas e que estrelas redondas deveriam produzir nebulosas planetárias também redondas. Mas o que o Hubble viu não chegava nem perto disso.

"Ficou óbvio que muitas nebulosas planetárias têm estruturas axissimétricas exóticas", afirma o astrônomo Joel Kastner, do Institutohuone casinoTecnologiahuone casinoRochester, nos EUA.

O Hubble revelou lóbulos, asas e outras estruturas fantásticas que não eram redondas — mas, sim, simétricashuone casinorelação ao eixo principal da nebulosa, como se girassem naquela rodahuone casinooleiro.

A imagem acima, captada pelo Telescópio Espacial Hubble, revela que a Nebulosa do Caranguejo do Sul não tem quatro patas, mas sim duas bolhas. O centro das bolhas revela dois jatoshuone casinogás com "nós" que podem se iluminar quando encontram o gás entre as estrelas. Localizado a milhareshuone casinoanos-luz da Terra, na constelaçãohuone casinoCentauro, o Caranguejo do Sul parece ter passado por dois eventoshuone casinoliberaçãohuone casinogás. Um deles, há cercahuone casino5,5 mil anos, criou uma ampulheta externa, enquanto um evento similar, 2,3 mil anos atrás, criou uma interna, muito menor.

Companheira oculta

Um artigohuone casinoBalick e Frank publicadohuone casino2002 pela revista científica Annual Review of Astronomy and Astrophysics documentou o debate existente na época sobre a origem dessas estruturas.

Alguns cientistas propunham que a simetria axial era derivada da formahuone casinorotação da estrela gigante vermelha ou do comportamento dos seus campos magnéticos, mas ambas as ideias não atendiam a alguns testes fundamentais. A rotação e os campos magnéticos devem enfraquecer com o crescimento da estrela, mas a velocidadehuone casinoperdahuone casinomassa das gigantes vermelhas aumenta no fim da vida.

A outra hipótese era que a maior parte das nebulosas planetárias é formada não por uma estrela, mas por um parhuone casinoestrelas — o que a astrônoma Orsola De Marco, da Universidade Macquariehuone casinoSydney, na Austrália, chamouhuone casino"hipótese binária".

Neste cenário, a segunda estrela é muito menor e milhareshuone casinovezes menos brilhante que a gigante vermelha. E pode estar à mesma distância entre Júpiter e o Sol. Isso permitiria que ela afetasse a gigante vermelha a uma distância suficiente para não ser engolida.

Existem também outras possibilidades, como uma órbita irregular, na qual a segunda estrela se aproximaria da gigante vermelhahuone casinointervaloshuone casinoalgumas centenashuone casinoanos, retirando camadas da estrela principal.

De qualquer forma, a hipótese binária é uma ótima explicação para o primeiro estágio da metamorfosehuone casinouma estrela que está morrendo. Como a estrela secundária afasta os gases e a poeira da estrela primária, eles não são imediatamente sugados para a secundária — mas formam um discohuone casinomaterial rodopiante, conhecido como disco circunstelar, no plano orbital da secundária.

Esse disco circunstelar é a roda do oleiro.

Se o disco tiver um campo magnético, ele impulsionará todos os gases carregados para fora do plano do disco,huone casinodireção ao eixohuone casinorotação. Mas, mesmo sem campo magnético, o material do disco impede o fluxo externohuone casinogases no plano orbital,huone casinoforma que o gás assumirá uma estrutura bilobular, com fluxo mais rápidohuone casinodireção aos polos.

E é exatamente isso que o Hubble viu nas suas imagenshuone casinonebulosas planetárias.

"Por que procurar uma explicação muito complicada se a estrela secundária é uma interpretação tão boa?", questiona De Marco.

Na imagem à esquerda, a Nebulosa do Jato Duplo, a 2,4 mil anos-luz da Terra, na constelaçãohuone casinoSerpentário (Ophiuchus), tem formahuone casinoampulheta, com dois jatoshuone casinogás movendo-se rapidamentehuone casinodireção aos polos. O gás provavelmente foi lançado pela estrela central há cercahuone casino1,2 mil anos.

Na imagem à direita, a Nebulosa do Olhohuone casinoGato, a 3,3 mil anos-luz da Terra, na constelação do Dragão, exibe 11 anéis concêntricoshuone casinopoeira, que os astrônomos estimam terem sido liberadoshuone casinointervaloshuone casino1,5 mil anos. O processohuone casinoformação da intrincada estrutura interna ainda é desconhecido.

Ver para crer

Mas a ideia das estrelas secundárias indetectáveis não foi bem recebida por alguns astrônomos.

A astrônoma Leen Decin, da Universidade Católicahuone casinoLeuven, na Bélgica, conta que,huone casino2020, um famoso astrofísico disse a ela: "Sabe, Leen, tudo parece tão fantástico, as observações são tão fascinantes, os modeloshuone casinoúltima geração atuais parecem fazer um trabalho muito bom para interpretar os dados, mas, no fundo, nós não deveríamos acreditar apenas no que realmente podemos ver?"

Ao longo dos últimos 10 a 15 anos, os ventos mudaramhuone casinoforma consistente. Novos e inovadores telescópios revelaram que algumas gigantes vermelhas são rodeadas por estruturashuone casinoespiral e discos circunstelares anteshuone casinose tornarem nebulosas planetárias — exatamente como seria esperado se houvesse uma segunda estrela puxando material para fora da gigante vermelha.

E há dois casoshuone casinoque os astrônomos talvez tenham até identificado a própria estrela secundária.

Decin e seus colegas basearam seu trabalho no telescópio Alma (siglahuone casinoinglês para Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), no Chile, que começou a operarhuone casino2011. O Alma consistehuone casino66 radiotelescópios que trabalham juntos para produzir imagenshuone casinoobjetos astronômicos.

"Ele fornece resolução espacial e espectral que são importantes para compreender a dinâmica e a velocidade", explica Decin.

A velocidade é uma parte importante do quebra-cabeça para que os cientistas mapeiem os ventos estelares e os discos circunstelares.

Acima, os nomes das estrelas estão no canto superior esquerdohuone casinocada imagem. Os ventos que sopram para fora das estrelas criam uma sériehuone casinoestruturas, como discos, espirais e "rosas", consistentes com a teoriahuone casinoque a estrela gigante vermelha tem uma estrela secundária emhuone casinoórbita. A cor vermelha indica gases se movendo para longe do observador, enquanto azul indica gases que se movemhuone casinodireção ao observador. 1 UA é uma unidade astronômica, ou a distância entre a Terra e o Sol. Comparativamente, Netuno está a 30 unidades astronômicas do Sol. As estrelas secundárias provavelmente ficam mais perto das suas estrelas primárias do que o Solhuone casinoNetuno. Elas não são visíveis devido ao brilho da estrela primária.

O ato final

O Alma já observou estruturashuone casinoespiral ouhuone casinoformahuone casinoarcohuone casinovoltahuone casinomaishuone casinouma dúziahuone casinoestrelas gigantes vermelhas, quase certamente um sinalhuone casinoque existe matéria saindo da gigante vermelha e espiralizandohuone casinodireção à secundária. Essas espirais basicamente coincidem com as simulações criadas por computador — e é impossível explicá-las com o antigo modelohuone casinovento estelar.

Decin relatou as descobertas iniciaishuone casino2020 na revista Science — e as expandiu no ano seguinte, na Annual Review of Astronomy and Astrophysics.

Além disso, a equipehuone casinoDecin também pode ter identificado as secundárias outrora não detectáveishuone casinoduas gigantes vermelhas, p1 Gruis e L2 Puppis,huone casinoimagens do Alma. Para ter certeza, eles precisam monitorá-las ao longohuone casinoum períodohuone casinotempo, para ver se os objetos recém-detectados estão se movendohuone casinotorno da estrela primária.

"Se eles se moverem, estou certahuone casinoque temos secundárias", afirma Decin.

E talvez esta descoberta convença os últimos céticos.

Assistir ao vivo

Como investigaçõeshuone casinocenashuone casinocrimes, os astrônomos agora têm as imagenshuone casino"antes" e "depois" da criaçãohuone casinouma nebulosa planetária. A única coisa que falta é o equivalente às imagens das câmeras do circuito internohuone casinosegurança do eventohuone casinosi.

Existe alguma esperançahuone casinoque os astrônomos possam flagrar uma gigante vermelha no momentohuone casinoque ela se torna uma nebulosa planetária?

Até o momento, os modelos computadorizados são a única formahuone casino"assistir" ao desdobramento do processo, que dura centenashuone casinoanos, do início ao fim. Eles ajudaram os astrônomos a se concentrarhuone casinoum cenário dramático, no qual a estrela secundária submerge na primária após um período prolongado orbitando e perde distância devido às forças gravitacionais.

À medida que se espiralizahuone casinodireção ao núcleo da gigante vermelha, a estrela secundária perde "uma imensa quantidadehuone casinoenergia gravitacional", diz Frank.

Os modelos computadorizados demonstram que isso acelera enormemente o processo por meio do qual a estrela lança suas camadas externas, reduzindo-o a apenashuone casinoum a 10 anos. Se isso estiver certo e os astrônomos souberem para onde olhar, eles podem presenciar a mortehuone casinouma estrela e o nascimentohuone casinouma nebulosa planetáriahuone casinotempo real.

Uma candidata que merece ser observada é a estrela V Hydrae. Esta gigante vermelha é muito ativa e ejeta jatoshuone casinoplasma como se fossem muniçãohuone casinodireção aos polos a cada 8,5 anos. Ela também expeliu seis grandes anéis no seu plano equatorial ao longo dos últimos 2,1 mil anos.

O astrônomo Raghvendra Sahai, do Laboratóriohuone casinoPropulsão a Jato da Nasa — que publicou a descoberta dos anéishuone casinoabrilhuone casino2022 —, acredita que a gigante vermelha possui não uma, mas duas estrelas secundárias.

Uma estrela secundária próxima pode já estar beirando o "envelope" circunstelar da gigante vermelha e produzindo as ejeçõeshuone casinoplasma, enquanto uma secundária distantehuone casinoórbita irregular controla a ejeção dos anéis. Se for este o caso, a V Hydrae pode estar pertohuone casinoengolirhuone casinoestrela secundária mais próxima.

Por fim, e o nosso Sol?

Os estudos sobre estrelas binárias podem parecer ter pouca relevância para o destino da nossa estrela porque ela é solitária. Decin estima que as estrelas que têm companheiras perdem massa cercahuone casinoseis a 10 vezes mais rápido do que as solitárias, porque é muito mais eficiente uma estrela secundária atrair a coberturahuone casinouma gigante vermelha do que a própria gigante vermelha lançarhuone casinocobertura.

Isso significa que os dados sobre os sistemas estelares não podem prever com segurança o destinohuone casinoestrelas solitárias, como o Sol.

Cerca da metade das estrelas do tamanho do Sol têm estrelas secundáriashuone casinoalgum tipo. Segundo Decin, a secundária sempre afetará a forma do vento estelar, alterando significativamente a velocidadehuone casinoperdahuone casinomassa se estiver suficientemente próxima.

O Sol, muito provavelmente, irá lançarhuone casinocamada externa mais lentamente do que aquelas estrelas e permanecerá nahuone casinofasehuone casinogigante vermelha por muito mais tempo.

Mas ainda há muitos fatos desconhecidos sobre o ato final do Sol. Mesmo que Júpiter não seja uma estrela, por exemplo, ele ainda pode ser suficientemente forte para atrair material do Sol e criar um disco circunstelar.

"Acho que teremos uma espiral muito pequena, criada por Júpiter", afirma Decin.

"Mesmo nas nossas simulações, você pode ver seu impacto sobre o vento solar."

Se for este o caso, o nosso Sol também poderá estar a caminhohuone casinoum grand finale espetacular.

* Dana Mackenzie é matemática e jornalista freelancer especializadahuone casinociências.

Este artigo foi publicado originalmente na revista jornalística independente Knowable, da editora americana Annual Reviews, e republicado pelo site BBC Future sob uma licença Creative Commons.

huone casino Leia a versão original huone casino (em inglês) no site BBC Future.

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