O que acontece quando uma estrela morre?:betesporte é confiável

Elas representam a fase final habitual da vidabetesporte é confiávelestrelas 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 extraordináriabetesporte é confiávelformas, como sugerem seus nomes — o Caranguejo do Sul, o Olhobetesporte é confiávelGato 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 indefinidobetesporte é confiáveluma 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 principalbetesporte é confiáveluma nebulosa planetária, da mesma forma que um ceramista molda um vaso na rodabetesporte é confiáveloleiro.

Acima, à esquerda, uma imagembetesporte é confiávelinfravermelho próximo mostra espetaculares anéisbetesporte é confiávelgás concêntricos na Nebulosa do Anel do Sul, uma nebulosa planetária que fica a cercabetesporte é confiável2,5 mil anos-luzbetesporte é confiáveldistância da Terra, na constelação da Vela. Os anéis contam a história das explosões da estrela que está morrendo.

À direita, uma imagembetesporte é confiávelinfravermelho médio distingue facilmente a estrela que está morrendo, no centro da nebulosa (em vermelho), dabetesporte é confiávelestrela 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 panelabetesporte é confiávelágua fervente abaixo da superfície, fazendo com que as camadas externas pulsem para dentro e para fora. Os astrônomos apresentaram a teoriabetesporte é confiávelque essas pulsações produzem ondasbetesporte é confiávelchoque que lançam jatosbetesporte é confiávelgás e poeira para o espaço, criando o chamado vento estelar.

Mas muita energia é necessária para expelir esse material completamente sem que ele caiabetesporte é confiávelvolta sobre a estrela. Esse vento não pode ser uma brisa suave; precisa ter a forçabetesporte é confiávelum jatobetesporte é confiávelfoguete.

Depois do escape da camada externa da estrela, a camada interna, que é muito menor, entrabetesporte é confiávelcolapso 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, levabetesporte é confiávelalguns séculos até milênios.

Até o lançamento do Telescópio Espacial Hubble,betesporte é confiável1990, "nós tínhamos bastante certezabetesporte é confiávelque estávamos no caminho certo" para compreender este processo, segundo afirma o astrônomo Bruce Balick, da Universidadebetesporte é confiávelWashington, nos Estados Unidos.

Balick e seu colega Adam Frank, da Universidadebetesporte é confiávelRochesterbetesporte é confiávelNova York, também nos EUA, compareceram a uma conferência na Áustria e viram as primeiras fotografiasbetesporte é confiávelnebulosas 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 Institutobetesporte é confiávelTecnologiabetesporte é confiávelRochester, nos EUA.

O Hubble revelou lóbulos, asas e outras estruturas fantásticas que não eram redondas — mas, sim, simétricasbetesporte é confiávelrelação ao eixo principal da nebulosa, como se girassem naquela rodabetesporte é confiáveloleiro.

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 jatosbetesporte é confiávelgás com "nós" que podem se iluminar quando encontram o gás entre as estrelas. Localizado a milharesbetesporte é confiávelanos-luz da Terra, na constelaçãobetesporte é confiávelCentauro, o Caranguejo do Sul parece ter passado por dois eventosbetesporte é confiávelliberaçãobetesporte é confiávelgás. Um deles, há cercabetesporte é confiável5,5 mil anos, criou uma ampulheta externa, enquanto um evento similar, 2,3 mil anos atrás, criou uma interna, muito menor.

Companheira oculta

Um artigobetesporte é confiávelBalick e Frank publicadobetesporte é confiável2002 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 formabetesporte é confiávelrotação 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 velocidadebetesporte é confiávelperdabetesporte é confiávelmassa 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 parbetesporte é confiávelestrelas — o que a astrônoma Orsola De Marco, da Universidade Macquariebetesporte é confiávelSydney, na Austrália, chamoubetesporte é confiável"hipótese binária".

Neste cenário, a segunda estrela é muito menor e milharesbetesporte é confiávelvezes 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 vermelhabetesporte é confiávelintervalosbetesporte é confiávelalgumas centenasbetesporte é confiávelanos, retirando camadas da estrela principal.

De qualquer forma, a hipótese binária é uma ótima explicação para o primeiro estágio da metamorfosebetesporte é confiáveluma 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 discobetesporte é confiávelmaterial 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,betesporte é confiáveldireção ao eixobetesporte é confiávelrotação. Mas, mesmo sem campo magnético, o material do disco impede o fluxo externobetesporte é confiávelgases no plano orbital,betesporte é confiávelforma que o gás assumirá uma estrutura bilobular, com fluxo mais rápidobetesporte é confiáveldireção aos polos.

E é exatamente isso que o Hubble viu nas suas imagensbetesporte é confiávelnebulosas 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 constelaçãobetesporte é confiávelSerpentário (Ophiuchus), tem formabetesporte é confiávelampulheta, com dois jatosbetesporte é confiávelgás movendo-se rapidamentebetesporte é confiáveldireção aos polos. O gás provavelmente foi lançado pela estrela central há cercabetesporte é confiável1,2 mil anos.

Na imagem à direita, a Nebulosa do Olhobetesporte é confiávelGato, a 3,3 mil anos-luz da Terra, na constelação do Dragão, exibe 11 anéis concêntricosbetesporte é confiávelpoeira, que os astrônomos estimam terem sido liberadosbetesporte é confiávelintervalosbetesporte é confiável1,5 mil anos. O processobetesporte é confiávelformação 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 Católicabetesporte é confiávelLeuven, na Bélgica, conta que,betesporte é confiável2020, um famoso astrofísico disse a ela: "Sabe, Leen, tudo parece tão fantástico, as observações são tão fascinantes, os modelosbetesporte é confiávelúltima 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 mudarambetesporte é confiávelforma consistente. Novos e inovadores telescópios revelaram que algumas gigantes vermelhas são rodeadas por estruturasbetesporte é confiávelespiral e discos circunstelares antesbetesporte é confiávelse tornarem nebulosas planetárias — exatamente como seria esperado se houvesse uma segunda estrela puxando material para fora da gigante vermelha.

E há dois casosbetesporte é confiávelque os astrônomos talvez tenham até identificado a própria estrela secundária.

Decin e seus colegas basearam seu trabalho no telescópio Alma (siglabetesporte é confiávelinglês para Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), no Chile, que começou a operarbetesporte é confiável2011. O Alma consistebetesporte é confiável66 radiotelescópios que trabalham juntos para produzir imagensbetesporte é confiávelobjetos 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 esquerdobetesporte é confiávelcada imagem. Os ventos que sopram para fora das estrelas criam uma sériebetesporte é confiávelestruturas, como discos, espirais e "rosas", consistentes com a teoriabetesporte é confiávelque a estrela gigante vermelha tem uma estrela secundária embetesporte é confiávelórbita. A cor vermelha indica gases se movendo para longe do observador, enquanto azul indica gases que se movembetesporte é confiáveldireção 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 Solbetesporte é confiávelNetuno. Elas não são visíveis devido ao brilho da estrela primária.

O ato final

O Alma já observou estruturasbetesporte é confiávelespiral oubetesporte é confiávelformabetesporte é confiávelarcobetesporte é confiávelvoltabetesporte é confiávelmaisbetesporte é confiáveluma dúziabetesporte é confiávelestrelas gigantes vermelhas, quase certamente um sinalbetesporte é confiávelque existe matéria saindo da gigante vermelha e espiralizandobetesporte é confiáveldireção à secundária. Essas espirais basicamente coincidem com as simulações criadas por computador — e é impossível explicá-las com o antigo modelobetesporte é confiávelvento estelar.

Decin relatou as descobertas iniciaisbetesporte é confiável2020 na revista Science — e as expandiu no ano seguinte, na Annual Review of Astronomy and Astrophysics.

Além disso, a equipebetesporte é confiávelDecin também pode ter identificado as secundárias outrora não detectáveisbetesporte é confiávelduas gigantes vermelhas, p1 Gruis e L2 Puppis,betesporte é confiávelimagens do Alma. Para ter certeza, eles precisam monitorá-las ao longobetesporte é confiávelum períodobetesporte é confiáveltempo, para ver se os objetos recém-detectados estão se movendobetesporte é confiáveltorno da estrela primária.

"Se eles se moverem, estou certabetesporte é confiávelque temos secundárias", afirma Decin.

E talvez esta descoberta convença os últimos céticos.

Assistir ao vivo

Como investigaçõesbetesporte é confiávelcenasbetesporte é confiávelcrimes, os astrônomos agora têm as imagensbetesporte é confiável"antes" e "depois" da criaçãobetesporte é confiáveluma nebulosa planetária. A única coisa que falta é o equivalente às imagens das câmeras do circuito internobetesporte é confiávelsegurança do eventobetesporte é confiávelsi.

Existe alguma esperançabetesporte é confiávelque os astrônomos possam flagrar uma gigante vermelha no momentobetesporte é confiávelque ela se torna uma nebulosa planetária?

Até o momento, os modelos computadorizados são a única formabetesporte é confiável"assistir" ao desdobramento do processo, que dura centenasbetesporte é confiávelanos, do início ao fim. Eles ajudaram os astrônomos a se concentrarbetesporte é confiávelum 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 espiralizabetesporte é confiáveldireção ao núcleo da gigante vermelha, a estrela secundária perde "uma imensa quantidadebetesporte é confiávelenergia 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 apenasbetesporte é confiávelum a 10 anos. Se isso estiver certo e os astrônomos souberem para onde olhar, eles podem presenciar a mortebetesporte é confiáveluma estrela e o nascimentobetesporte é confiáveluma nebulosa planetáriabetesporte é confiáveltempo real.

Uma candidata que merece ser observada é a estrela V Hydrae. Esta gigante vermelha é muito ativa e ejeta jatosbetesporte é confiávelplasma como se fossem muniçãobetesporte é confiáveldireção 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 Laboratóriobetesporte é confiávelPropulsão a Jato da Nasa — que publicou a descoberta dos anéisbetesporte é confiávelabrilbetesporte é confiável2022 —, 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 ejeçõesbetesporte é confiávelplasma, enquanto uma secundária distantebetesporte é confiávelórbita irregular controla a ejeção dos anéis. Se for este o caso, a V Hydrae pode estar pertobetesporte é confiávelengolirbetesporte é confiávelestrela 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 cercabetesporte é confiávelseis a 10 vezes mais rápido do que as solitárias, porque é muito mais eficiente uma estrela secundária atrair a coberturabetesporte é confiáveluma gigante vermelha do que a própria gigante vermelha lançarbetesporte é confiávelcobertura.

Isso significa que os dados sobre os sistemas estelares não podem prever com segurança o destinobetesporte é confiávelestrelas solitárias, como o Sol.

Cerca da metade das estrelas do tamanho do Sol têm estrelas secundáriasbetesporte é confiávelalgum tipo. Segundo Decin, a secundária sempre afetará a forma do vento estelar, alterando significativamente a velocidadebetesporte é confiávelperdabetesporte é confiávelmassa se estiver suficientemente próxima.

O Sol, muito provavelmente, irá lançarbetesporte é confiávelcamada externa mais lentamente do que aquelas estrelas e permanecerá nabetesporte é confiávelfasebetesporte é confiávelgigante 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 caminhobetesporte é confiávelum grand finale espetacular.

* Dana Mackenzie é matemática e jornalista freelancer especializadabetesporte é confiávelciências.

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.

betesporte é confiável Leia a versão original betesporte é confiável (em inglês) no site BBC Future.

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