Tempos turbulentos: quando duas estrelas se aproximam

Traduzido de: Turbulent times: When stars approach

Astrofísicos do HITS usam novo método para simular a fase de envelope comum de estrelas binárias e descobrem irregularidades dinâmicas que podem auxiliar a explicar como as supernovas evoluem

HEIDELBERG INSTITUTE FOR THEORETICAL STUDIES (HITS)

 

Quando olhamos para o céu noturno, vemos as estrelas como pequenos pontos de luz vivendo sua solitária existência a distâncias enormes da Terra. Mas as aparências enganam. Mais da metade das estrelas que conhecemos têm uma companheira, uma segunda estrela próxima que pode ter uma enorme influência sobre sua companheira primária. A influência mútua nestes sistemas binários de estrelas fica particularmente intenso quando as estrelas passam por uma fase na qual elas são circundadas por um envelope comum, feito de hidrogênio e hélio. Comparada com o tempo total que as estrelas levam para evoluir, essa fase é extremamente curta, de forma que os astrônomos têm grandes dificuldades para observá-la e, desta forma, compreendê-la. É aqui onde entram modelos teóricos de simulação computadorizada. As pesquisas sobre este fenômeno são relevantes para a compreensão do fenômeno astronômico conhecido como supernovas.

Usando novos métodos, os astrofísicos Sebastian Ohlmann, Friedrich Roepke, Ruediger Pakmor e Volker Springel do Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS) deram um passo à frente na modelagem deste fenômeno. Conforme relatam em The Astrophysical Journal Letters, os cientistas usaram com sucesso simulações para descobrir irregularidades dinâmicas que acontecem durante a fase de envelope comum e são cruciais para a existência subsequente de sistemas binários de estrelas. Essas instabilidades modificam o fluxo da matéria para dentro do envelope, o que por sua vez influencia a distância entre as estrelas e estabelece, por exemplo, se vai resultar em uma supernova e, caso afirmativo, de que tipo será.

O artigo é fruto da colaboração entre dois grupos de pesquisa do HITS, o grupo de Física de Objetos Estelares (Physics of Stellar Objects = PSO) e o grupo de Astrofísica Teórica (Theoretical Astrophysics group  = TAP). O programa Arepo para simulações de hidrodinâmica do Prof. Volker Springel foi empregado e adaptado para a modelagem. Este resolve as equações em uma grade móvel que segue o fluxo de massa e, assim, aumenta a precisão do modelo.

Duas estrelas, um envelope

Mais da metade das estrelas conhecidas evoluíram em sistemas binários. A energia de sua luminosidade vem da fusão nuclear de hidrogênio em seus núcleos. Assim que o hidrogênio que alimenta a fusão acaba na estrela mais pesada, o núcleo da estrela encolhe. Ao mesmo tempo, começa a aparecer um envelope estelar grandemente estendido, feito de hidrogênio e hélio. Então a estrela se torna uma gigante vermelha.

Na medida em que o envelope da gigante vermelha continua a se expandir, a estrela secundária puxa o envelope para si por meio da gravidade e parte do envelope flui em sua direção. No descurso desse processo, as estrelas se aproximam. Por fim, a estrela secundária pode cair no envelope da gigante vermelha e ambas passam a ser circundadas pelo mesmo envelope. Quando os núcleos da gigante vermelha e da secundária se aproximam, a atração gravitacional entre eles libera energia que passa para o envelope comum. Em decorrência disso, o envelope é ejetado e se mistura à matéria interestelar da galáxia, deixando para trás um sistema binário próximo que consiste do núcleo da gigante vermelha e da estrela secundária.

O caminho para a explosão estelar

Sebastian Ohlmann do grupo PSO explica por que essa fase de envelope comum é importante para a compreensão dos modos como vários sistemas estelares evoluem: “Dependendo daquilo com o que o envelope comum se parece no início, muitos fenômenos diferentes podem se seguir no final, tal como uma supernova termonuclear”. Ohlmann e seus colegas estão investigando o roteiro dessas explosões estelares que estão entre os eventos mais luminosos do universo e podem iluminar toda uma galáxia. Porém a modelagem de sistemas que podem levar a tais explosões. é assolada pelas incertezas sobre a fase de envelope comum. Uma das razões para isto é que o núcleo da gigante vermelha é qualquer coisa entre mil e dez mil vezes menor do que o envelope, de forma que as diferenças nas escalas temporal e espacial complicam o processo de modelagem e tornam necessárias aproximações. As simulações metodicamente inovadoras realizadas pelos cientistas de Heidelberg são um primeiro passo para a compreensão dessa fase.

###

Artigo publicado:

Ohlmann, S. T., Roepke, F. K., Pakmor, R., & Springel, V. (2016):
Hydrodynamic moving-mesh simulations of the common envelope phase in binary stellar systems, The Astrophysical Journal Letters, 816, L9, DOI: 10.3847/2041-8205/816/1/L9
http://arxiv.org/abs/1512.04529

Planetas que orbitam estrelas binárias


University of Bristol

Um planeta, duas estrelas: uma nova pesquisa mostra como se formam planetas circumbinários

 

Por dos Sóis em Tatooine (do Filme “Guerra nas Estrelas”)

WikiMedia Commons


O planeta natal de Luke Skywalker, Tatooine, teria se formado longe de sua posição mostrada no universo do filme “Guerra nas Estrelas”. É o que diz um novo estudo realizado pela Universidade de Bristol com suas contrapartidas deste universo real, observadas pelo Telescópio Espacial Kepler.

Tal como o Tatooine da ficção, o planeta Kepler-34(AB)b é um planeta circumbinário, ou seja, sua órbita é em torno de duas estrelas. Existem poucos ambientes mais extremos do que um sistema estelar binário para a formação de planetas. As poderosas perturbações gravitacionais, vindas das duas estrelas, sobre os blocos de construção de planetas pode levar a colisões destruidoras que esfarelam o material. Então, como se pode explicar a presença de planetas assim?

Em uma pesquisa publicada nesta semana em Astrophysical Journal Letters, a Dra Zoe Leinhardt e seus colegas da Escola de Física de Bristol realizaram simulações em computador dos estágios iniciais da formação de planetas em torno de estrelas binárias, empregando um modelo sofisticado que calcula os efeitos da gravidade e das colisões sobre e entre um milhão desses “blocos de construção” de planetas.

Eles descobriram que a maioria desses planetas tem que ter se formado muito mais longe do centro de gravidade do sistema estelar binário e depois migrado para sua posição atual.

A Dra Leinhardt declarou: “Nossas simulações mostram que o disco circumbinário é um ambiente hostil até mesmo para objetos grandes e de forte gravidade. Levando em conta os dados sobre colisões, assim como a taxa de crescimento físico de planetas, descobrimos que Kepler 34(AB)b teria tido enormes dificuldades para se formar onde hoje o encontramos”.

Com base nessas conclusões sobre Kepler-34, parece provável que todos os planetas circumbinários atualmente conhecidos também tenham passado por significativas migrações desde os locais onde se formaram – com a possível exceção de Kepler-47 (AB)c que fica mais distante das estrelas binárias do que qualquer outro planeta circumbinário.

Stefan Lines, principal autor do estudo, declarou: “Os planetas circumbinários capturaram a imaginação de muitos escritores e diretores de filmes de ficção científica – nossa pesquisa mostra o quão notáveis são esses planetas. Compreender mais sobre onde eles se formam, vai ajudar em futuras missões de busca por planetas semelhantes à Terra em sistemas estelares binários”.

###

Artigo

‘Forming circumbinary planets: N-body simulations of Kepler-34’ por S. Lines, Z. M. Leinhardt, S. Paardekooper, C. Baruteau e P. Thebault em Astrophysical Journal Letters

 

Uma estrela com dupla personalidade


National Radio Astronomy Observatory

Estrela imita ‘O médico e o Monstro” e fica alternando entre pulsar de rádio para pulsar de Raios-X e de volta

 IMAGEM: A estrela de nêutrons e sua acompanhante, durante o período de acreção, quando a estrela de nêutrons emite raios-X.

Clique aqui para mais informações.

Os astrônomos descobriram um estranho caso de uma estrela de nêutrons com a peculiar habilidade de se transformar de um rádio pulsar para um pulsar de raios-X e ficar alternando de uma para a outra. O comportamento caprichoso dessa estrela parece ser alimentado por uma estrela acompanhante próxima e pode fornecer novos conhecimentos sobre o nascimento de pulsares em milissegundos.

“O que vemos é uma estrela que é o equivalente cósmico de ‘O médico e o Monstro’, com a capacidade de mudar de uma forma para sua contraparte mais intensa, em uma velocidade espantosa”, declarou Scott Ransom, um astrônomo do National Radio Astronomy Observatory (NRAO) em Charlottesville, Virgínia. “Embora já soubéssemos que binárias [emissoras] de raios-X – algumas das quais são observadas como pulsares de raios-X – possam evoluir ao longo de milhões de anos e se tornarem pulsares de rádio que giram extremamente rápido, fomos surpreendidos ao encontrar uma que parecia oscilar de uma para outra rapidamente”.

Estrelas de nêutrons são os remanescentes super densos de estrelas massivas que explodiram como supernovas. Esta estrela de nêutrons em particular, catalogada como IGR J18245-2452, fica a aproximadamente 18.000 anos-luz da Terra, na constelação de Sagitário, em um aglomerado de estrelas conhecido como M28. Ela tinha sido inicialmente identificada como um radio pulsar de milissegundo em 2005 com o Telescópio Robert C. Byrd de Green Bank Telescope (GBT) e, posteriormente, foi redescoberta como um pulsar de raios-X por outra equipe de astrônomos em 2013. Eventualmente, as duas equipes perceberam que estavam observando o mesmo objeto, muito embora ele estivesse se comportando de maneira bem diferente, dependendo de quando era observado. Observações adicionais e dados de arquivo de outros telescópios acabaram por confirmar o ciclo “liga-desliga” de raios-X e pulsos de rádio.

“Várias observações desta estrela em particular, ao longo dos anos e com diferentes telescópios, revelaram coisas tremendamente diferentes – certas vezes era um pulsar e outras, uma binária de raios-X”, declarou Alessandro Papitto do Consejo Superior de Investigaciones Cientificas – Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, em Barcelona, Espanha, o autor principal de um artigo publicado na Nature. “Isso era particularmente intrigante, uma vez que binárias de raios-X não emitem pulsos de rádio e a fonte de emissão de raios-X tem que se ter esgotado muito antes que os sinais de rádio possam emergir”.

A resposta para este enigma foi descoberta na complexa interação entre a estrela de nêutrons e sua acompanhante próxima.

 IMAGEM: A estrela de nêutrons e sua acompanhante na fase em que a acreção parou e a estrela de nêutrons está emitindo pulsos de rádio.

Clique aqui para mais informações.

As binárias de raios-X, como seu nome implica, ocorrem em um sistema de duas estrelas no qual uma estrela de nêutrons é acompanhada por outra estrela normal de pequena massa. A estrela de nêutrons – menor mas consideravelmente mais massiva – pode arrancar material de sua companheira, formando um disco achatado de gás em torno da estrela de nêutrons. Gradualmente, na medida em que esse material mergulha para a superfície da estrela de nêutrons, ele fica superaquecido e gera uma intensa emissão de raios-X.

Os astrônomos acreditavam que esse processo de acreção continuava, sem interrupções  por milhões de anos a fio. Eventualmente, o material se esgotava e a acreção parava, juntamente com a emissão de raios-X.

Sem o influxo de material novo, os poderosos campos magnéticos da estrela de nêutrons se tornavam capazes de emitir feixes de ondas de rádio que varrem o espaço enquanto a estrela gira, dando ao pulsar sua característica aparência de um farol.

A maioria dos rádio pulsares gira umas poucas dezenas de vezes por segundo e – se deixados por sua própria conta – vão se desacelerando ao longo de muitos milhares de anos. No entanto, no caso em que a estrela de nêutrons comece sua existência como uma binária de raios-X, a matéria que se acumula sobre sua superfície faz com que a estrela de nêutrons acelere a rotação, até que esteja girando a centenas de vezes a cada segundo. Quando o processo de acreção para, o resultado é um pulsar de milissegundos.

Durante suas observações, os pesquisadores detectaram súbitas emissões de pulsos de raios-X que duravam aproximadamente um mês e paravam abruptamente. Dentro de alguns dias, os pulsos de rádio recomeçavam. Essas oscilações abruptas indicavam que o material do disco de acreção estava caindo na estrela de nêutrons em catadupas, em lugar do fluxo longo e constante teorizado pelos astrônomos.

Um estudo anterior de outro sistema com o GBT detectou o primeiro indício de um disco de acreção em torno de uma estrela de nêutrons, o que ajudou a estabelecer a ligação entre binárias de raios-X de pequena massa e pulsares.

Os novos dados apoiam esta ligação, mas também mostram pela primeira vez que o processo de evolução, que se pensava levar alguns milhões de anos, é na verdade mais complexo e pode ocorrer de forma abrupta e episódica, em fenômenos que podem durar apenas dias ou semanas. “Isto não só demonstra a ligação evolutiva entre a acreção e os pulsares acelerados de milissegundos”, observa Ransom, “mas também que alguns sistemas podem alternar entre os dois estados em escalas de tempo muito curtas”.

A fonte de raios-X foi descoberta pelo International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) e as subsequentes observações em raios-X foram realizadas pelos satélites XMM-Newton, Swift e Chandra. As observações de rádio foram feitas pelo GBT, o rádio-telescópio Parkes, o Australia Telescope Compact Array e o Westerbork Synthesis Radio Telescope.

 

###

O National Radio Astronomy Observatory é uma instalação da National Science Foundation, operada em cooperativa pela Associated Universities, Inc.

Novo tipo de estrela “nova”: “kilonova”

3 de agosto de 2013
Por: J.D. Harrington – NASA Headquarters, Washington

GRB 130603B. 13 de junho de 2013. Crédito: HubbleSite, NASA.

O Telescópio Espacial Hubble da NASA apresentou recentemente os mais fortes indícios até agora de que erupções de raios gama de curta duração são produzidas pela fusão de dois objetos estelares pequenos e super-densos.

Os indícios residem na detecção de um novo tipo de explosão estelar, batizado de “kilonova”, que resulta da energia liberada quando um par de objetos compactos se espatifam mutuamente. O Hubble observou, no último mês, a cada vez menos brilhante bola de fogo que se seguiu a uma curta erupção de raios gama (gamma ray burst = GRB) em uma galáxia a quase 4 bilhões de anos-luz da Terra. Era previsto que o fenômeno de uma kilonova acompanhasse uma GRB de curta duração, mas isto ainda não tinha sido visto.

“Esta observação finalmente resolve o mistério da origem das erupções de raios gama de curta duração”, afirmou Nial Tanvir da Universidade de Leicester no Reino Unido. Tanvir liderou uma equipe de pesquisadores que usaram o Hubble para estudar a recente GRB de curta duração. “Vários astrônomos, inclusive nosso grupo, já tinham apresentado muitos indícios de que as erupções de raios gama de longa duração (aqueles que duram mais que dois segundos) são produzidos pelo colapso de estrelas extremamente massivas. Mas só tínhamos fracos indícios circunstanciais de que as erupções curtas fossem produzidas pela fusão de objetos compactos. Este resultado parece dar a prova definitiva que apoia este cenário”.

Os resultados da equipe estão publicados na edição especial online de hoje da Nature.

Uma kilonova é cerca de 1.000 vezes mais brilhante do que uma nova, que é causada pela erupção de uma anã branca. A auto-detonação de uma estrela massiva, uma supernova, pode ser até 100 mais brilhante do que uma kilonova. As erupções de raios gama são misteriosos flashes de intensa radiação de alta energia que aparecem de direções aleatórias no espaço. Erupções de curta duração duram no máximo alguns segundos, no entanto, algumas vezes, produzem tênues rastros luminosos em luz visível e infravermelha que persiste por várias horas e mesmo dias. Esses rastros luminosos ajudaram aos astrônomos a estabelecer que as GRBs vêm de galáxias distantes.

Concepção artística da fusão de duas estrelas de nêutrons. Crédito: HubbleSite NASA.

Os astrofísicos predisseram que as GRBs de curta duração seriam criados quando um par de estrelas de nêutrons super-densas em um sistema binário espiralassem até colidir. Enquanto este evento está acontecendo, o sistema emite radiação gravitacional que cria pequenas ondas na tessitura do espaço-tempo. A energia dissipada pelas ondas faz com que as duas estrelas se aproximem ainda mais. Nos milissegundos finais, antes da explosão, as duas estrelas se fundem em uma espiral mortal que expele material altamente radioativo. Esse material se aquece e se expande, emitindo um jato de luz.

Em um recente artigo científico Jennifer Barnes e Daniel Kasen da Universidade da California em Berkeley e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley apresentaram novos cálculos predizendo como as kilonovas deveriam parecer. Eles predisseram que o mesmo plasma quente que produz a radiação, também bloquearia a luz visível, fazendo com que o jorro de energia da kilonova exsudasse na forma de infravermelho próximo por vários dias.

Uma inesperada oportunidade para testar este modelo apareceu em 3 de junho, quando o Telescópio Espacial Swift da NASA captou a erupção de raios gama extremamente brilhante, catalogada como GRB 130603B.  Embora o clarão inicial de raios gama tenha durado apenas um décimo de segundo, ele era aproximadamente 100 bilhões de vezes mais brilhante que o subsequente flash da kilonova.

Desde 12-13 de junho, o Hubble varreu o local da erupção inicial, localizando um tênue objeto avermelhado. Uma análise independente dos dados de outra equipe de pesquisas confirmou a detecção. As observações subsequentes do Hubble em 3 de julho revelaram que a fonte tinha se apagado, comprovando assim que o brilho em infravermelho era de uma explosão causada pela fusão de dois objetos.

Para imagens e mais informações sobre a kilonova, visite:

http://hubblesite.org/news/2013/29

Para mais informações sobre o Telescópio Espacial Hubble, visite:

http://www.nasa.gov/hubble

Estrelas gigantes não colidem…


Faculty of Physics University of Warsaw

Monstros estelares não colidem – portanto, nada de catástrofes espetaculares

 IMAGEM: Esta é a Nebulosa da Tarântula (30 Doradus) na Grande Nuvem de Magalhães, em imagem do Telescópio Espacial Hubble. As super-estrelas, com massas de 200 a 300 vezes a do Sol foram descobertas aqui.

Clique aqui para a imagem ampliada e créditos.

Seria de se esperar que as colisões entre os remanescentes de estrelas monstruosas, com massas na faixa de 200 a 300 vezes a de nosso Sol, estivessem entre os eventos mais espetaculares de nosso universo. Talvez sejam, mas infelizmente é muito provável que jamais descubramos. Os astrofísicos do Observatório Astronômico da Faculdade de física da Universidade de Varsóvia descobriram que a primeira dessas colisões só vai acontecer daqui a alguns bilhões de anos.

Por muito tempo, os astrônomos acreditaram que as maiores estrelas do universo não passavam de 150 massas solares. No entanto, há três anos descobriram aglomerados estelares nas Nuvens de Magalhães que abrigavam estrelas “impossíveis” – monstros tremendos com massas entre 200 e 300 vezes a do nosso Sol.  A descoberta levantou um grande interesse entre os astrofísicos, particularmente aqueles envolvidos na busca centenária por ondas gravitacionais. Se esses monstros estelares formassem sistemas binários próximos, as colisões entre seus remanescentes poderiam ocorrer. As ondas gravitacionais resultantes de tal evento seriam poderosas o suficiente para que até nossos atuais detectores os pudessem sentir –  e a distâncias bem maiores do que os típicos buracos negros estelares. “Entretanto não podemos contar com a detecção de uma tal colisão espetacular”, lamenta o Dr. Krzysztof Belczyński do Observatório Astronômico da Faculdade de Física da Universidade de Varsóvia.

A equipe do Dr. Belczyński discutiu os últimos resultados de sua pesquisa com os participantes da 10ª Conferência Edoardo Amaldi sobre Ondas Gravitacionais, que está acontecendo em Varsóvia em conjunto com a 20ª Conferência Internacional sobre Relatividade Geral e Gravitação (GR20/Amaldi10).

Estrelas com grandes massas podem terminar suas vidas de duas maneiras: seu material pode ser explodido espaço a fora, ou elas podem colapsar sob sua própria gravidade em um buraco negro. Há uns poucos meses, os astrofísicos liderados pelo Dr Norhasliza Yusof  da Universidade de Kuala Lumpur demonstraram, usando modelos de computador, que algumas estrelas super-massivas podem formar buracos negros. Isto significa que o universo pode, realmente, conter sistemas binários de estrelas super-massivas que, mais tarde, podem evoluir para sistemas de dois buracos negros com massas muito maiores do que aquelas comuns aos buracos negros.

Os objetos que orbitam em sistemas binários próximos, compostos de estrelas de nêutrons ou buracos negros comuns, perdem energia com o passar do tempo, o que leva a órbitas cada vez mais próximas e, ao final, a uma colisão entre eles. Uma tal colisão pode gerar um efeito astronômico observável, na forma de um jorro de raios gama, e a explosão deve ser acompanhada pela emissão de ondas gravitacionais. Entretanto, até agora não conseguimos detectar essas ondas. Os detectores atuais só conseguem “ver” a colisão de buracos negros típicos no universo local. A colisão entre buracos negros gerados por estrelas super-massivas seria algo totalmente diferente. As ondas gravitacionais de tais colisões seriam fortes o bastante para serem detectadas em um futuro próximo.

Só que não…

Os componentes dos grandes sistemas estelares binários comuns, com massas de entre 50 a 100 massas solares, se formam a distâncias de, pelo menos, centenas, até milhares de raios solares. Tais objetos não podem nascer muito próximos um do outro porque a densidade resultante da matéria colapsaria em um único corpo estelar e o sistema binário simplesmente não seria criado. Sendo assim, para que um sistema binário existente colida, seus componentes têm que,de alguma forma, perder energia orbital. Isto acontece devido à rápida evolução de um dos objetos que, a partir de um certo ponto, começa a se expandir rapidamente. O segundo componente do sistema entra, então, na atmosfera de seu companheiro e – como resultado da interação – rapidamente perde energia. Por consequência, as órbitas se compactam no que é conhecido como um evento de envelope comum.

“Em um sistema estelar binário super-massivo, a situação é diferente”, explica o Dr. Belczyński. “Sabemos que os componentes de um tal sistema têm que se formar a uma distância relativamente grande um do outro. Também sabemos que estrelas super-massivas não se expandem, de forma que não pode acontecer uma fase de envelope comum. Isso significa que não existe um mecanismo físico que faça com que as órbitas se estreitem!”

Nesta situação, o único processo que permite uma perda gradual de energia pelos remanescentes de estrelas super-massivas em um sistema binário é a emissão de ondas gravitacionais.Porém as ondas gravitacionais emitidas por um desses sistemas de estrelas ou buracos negros bem distantes são muito fracas e a perda de energia é lenta.

“Vai demorar muitas dezenas de bilhões de anos, talvez centenas de bilhões de anos, para que os buracos negros colidam. E isto é muito mais tempo do que toda a história do universo, desde o Big Bang, de forma que não há a menor chance de detectarmos as ondas gravitacionais de uma colisão dessas no cosmos. A menos que…” e o Dr. Daniel Holz da Universidade de Chicago deixa em suspenso.

Exatamente: a menos que os modelos atuais de evolução estelar e de formação de sistemas binários em nuvens de poeira interestelar estejam errados. Só assim a observação de uma tal catástrofe espetacular no espaço se tornaria um desastre espetacular para as teorias astrofísicas contemporâneas.

 

###

Descoberto novo sistema estelar próximo


Penn State

O sistema estelar mais próximo encontrado no último século

 IMAGEM: Um par de estrelas recém-decoberto é o 3º sistema estelar mais próximo do Sol e o mais próximo a ser descoberto desde 1916.

Clique aqui para mais informações.

Por Barbara K. Kennedy

Um para de estrelas recém-descobertas é o terceiro sistema estelar mais próximo do Sol, de acordo com um artigo a ser publicado em Astrophysical Journal Letters. O par é o sistema estelar mais próximo descoberto desde 1916. A descoberta foi feita por Kevin Luhman, um professor associado de astronomia e astrofísica da Penn State University e pesquisador no Centro para Exoplanetas e Mundos Habitáveis da Penn State.

Ambas as estrelas no novo sistema binário são “anãs marrons”, ou seja, estrelas com massa tão pequena que jamais conseguiram chegar à temperatura necessária para dar início à fusão do hidrogênio. Por causa disso, elas são muito frias e esmaecidas, lembrando mais um planeta gigante como Júpiter do que uma estrela brilhante como o Sol.

“A distância até o par de anãs marrons é de 6,5 anos-luz – tão próximas que as emissões de TV de 2006 daqui da Terra estão chegando lá agora”, diz Luhman. “Isto vai ser um excelente campo de caça por novos planetas porque é muito próximo da Terra, o que faz ser bem mais fácil observar quaisquer planetas que estejam em órbita de qualquer uma das anãs marrons”. E Luhman acrescenta que, já que é o terceiro sistema estelar mais próximo, no futuro distante pode ser um dos primeiros destinos de expedições tripuladas além do sistema solar.

 IMAGEM:Os sistemas estelares conhecidos mais próximos do Sol.

Clique aqui para mais informações.

O sistema estelar tem o nome “WISE J104915.57-531906” porque foi descoberto em um mapa completo do céu obtido pelo satélite Explorador de Busca Infravermelho Grande-angular (Wide-field Infrared Survey Explorer = WISE) da NASA. Ele fica um pouquinho mais distante do que a segunda estrela mais próxima, a Estrela de Barnard, que foi descoberta em 1916 e fica a 6 anos-luz do Sol. O sistema estelar mais próximo consiste de Alpha Centauri, que se descobriu ser o vizinho mais próximo do Sol em 1839, a uma distância de 4,4 anos-luz e a menos luminosa Proxima Centauri, descoberta em 1917 a 4,2 anos-luz.

Edward (Ned) Wright, o principal investigador do satélite WISE, declarou: “Uma das principais metas da proposta do WISE era descobrir as estrelas mais próximas do Sol. O WISE 1049-5319 é de longe o sistema estelar mais próximo descoberto através dos dados do WISE e podemos obter vistas mais aproximadas desse sistema binário com grandes telescópios como o Gemini e o futuro Telescópio Espacial James Webb que vão nos ensinar um bocado sobre as estrelas de pequena massa conhecidas como anãs marrons”. Wright é o Catedrático Presidente David Saxon de Física e professor de física e astronomia na UCLA.

 IMAGEM: Esta é uma concepção artística do sistema binário WISE J104915.57-531906, com o Sol ao fundo.

Clique aqui para mais informações.

Os astrônomos vinham especulando há tempos sobre a possível existência de um objeto escuro e distante em órbita do Sol, algumas vezes chamado de “Nêmesis”. No entanto, Luhman concluiu que “podemos descartar a hipótese de que o novo sistema de anãs marrons seja este tal objeto porque ele se move pelo céu rápido demais para estar em órbita em torno do Sol”.

Para descobrir o novo sistema estelar, Luhman estudou as imagens do ceú que o satélite WISE obteve durante um período de 13 meses que terminou em 2011. Durante sua missão, o WISE observou cada pedaço do céu de 2 a 3 vezes. “Por estas imagens intervaladas no tempo, eu pude concluir que o sistema estava se movendo muito depressa pelo céu – uma grande pista de que ele estava provavelmente muito próximo de nosso sistema solar”, explicou Luhman.

Após ter detectado este movimento rápido nas imagens do WISE,  Luhman foi procurar por outros indícios detectados do sistema em outras pesquisas anteriores. Ele descobriu que, realmente, ele tinha sido detectado em imagens desde 1978 até 1999 obtidas pelas Digitized Sky Survey, a Two Micron All-Sky Survey e a Deep Near Infrared Survey of the Southern Sky. “Com base no movimento aparente desse sistema estelar tiradas das imagens do WISE, eu fui capaz de extrapolar as posições prováveis dele nas pesquisas mais antigas e, com certeza, lá estava ele”, diz Luhman.

Combinando as detecções do sistema estelar das várias pesquisas, Luhman foi capaz de medir sua distância através da paralaxe que é a aparente mudança de posição de uma estrela causada pela órbita da Terra em torno do Sol. Aí ele usou o Telescópio Gemini [do Hemisfério] Sul, em Cerro Pachón no Chile, para obter seu espectro, o qual mostrou que o sistema tinha uma temperatura muito baixa e, portanto, era uma anã marrom. “E como um bônus adicional, as imagens nítidas do Gemini também revelaram que o objeto não era apenas uma anã marrom, mas um par delas orbitando uma a outra”, acrescenta Luhman.

“Foi um verdadeiro trabalho de detetive”. conta Luhman. “Existem bilhões de pontos em infravermelho pelo ceú e o mistério é qual deles – se é que algum deles é – pode ser uma estrela bem próxima de nosso sistema solar”.

###

 

CONTATOS

Kevin Luhman at Penn State: [email protected]

Barbara Kennedy at Penn State (PIO): (+1) 814-863-4682, [email protected]

Peter Michaud at Gemini (PIO): 808-974-2510, [email protected]

Edward (Ned) Wright at WISE and UCLA: 310-825-5755, [email protected]

IMAGENS  e ANIMAÇÃO

Imagens de alta definição e uma animação online em http://science.psu.edu/news-and-events/2013-news/Luhman3-2013.

Ondas gravitacionais produzidas por estrelas anãs brancas

Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Anãs brancas encurvam o espaço e produzem ondas gravitacionais

 IMAGEM: Esta é uma concepção artística do sistema J0651, com as ondulações realçadas para mostrar como o par de anãs brancas está emitindo ondas gravitacionais.

Clique aqui para mais informações. 

Ondas gravitacionais – de maneira bem parecida com o recém descoberto bóson de Higgs – são notoriamente difíceis de observar. Os cientistas conseguiram detectar pela primeira vez essas ondulações na textura do espaço-tempo de maneira indireta, por meio dos sinais de radio de um sistema binário composto por um pulsar e uma estrela de nêutrons. Essa descoberta – que precisou de uma sincronização extremamente precisa dos sinais de radio – rendeu um Prêmio Nobel à equipe que a realizou. Agora uma equipe de astrônomos detectou o mesmo efeito na faixa de luz visível, na luz de um par de anãs-brancas que se eclipsam alternadamente.

“Este resultado marca uma das detecções mais limpas e fortes do efeito de ondas gravitacionais”, declarou Warren Brown, membro da equipe do Observatório Astrofísico Smithsonian (Smithsonian Astrophysical Observatory = SAO).

A equipe descobriu o par de anãs brancas no ano passado (anãs brancas são os remanescentes dos núcleos de estrelas parecidas com nosso Sol). O sistema, chamado SDSS J065133.338+284423.37 (ou, abreviadamente, J0651), contém duas anãs brancas tão próximas entre si – apenas um terço da distância entre a Terra e a Lua – que completam uma órbita em menos de 13 minutos.

“A cada seis minutos as estrelas do J0651 se eclipsam entre si, tal como visto da Terra, o que as torna um cronômetro sem paralelo e preciso, a uns 3.000 anos-luz de distância”, diz o autor principal do estudo,  J.J. Hermes, um estudante de pós-graduação que trabalha com o Professor Don Winget na Universidade do Texas em Austin.

A Teoria da Relatividade Geral de Einstein prediz que objetos em movimento criam ondulações sutis na tessitura do espaço-tempo, chamadas de ondas gravitacionais. Essas ondas gravitacionais devem ser capazes de transportar energia, fazendo com que as estrelas muito lentamente se aproximem mais ainda e orbitem cada vez mais rápido. A equipe foi capaz de detectar esse efeito no J0651.

“Em comparação com abril de 2011, quando descobrimos este objeto, os eclipses estão agora ocorrendo seis segundos antes do esperado”, declarou o membro da equipe Mukremin Kilic da Universidade de Oklahoma.

“Este é um efeito da relatividade geral que se pode medir com um relógio de pulso”, acrescentou Warren Brown do SAO.

O sistema J0651 vai prover a oportunidade de comparar futuras detecções diretas, com base no espaço, de ondas gravitacionais, com aquelas inferidas a partir do decaimento orbital, o que vai proporcionar importantes benchmarks para nossa compreensão do funcionamento da gravidade.

A equipe espera que o período encurte ainda mais e mais a cada ano, com os eclipses acontecendo mais de 20 segundos antes do (de outra forma) esperado no entorno de maio de 2013. As estrelas vão eventualmente se fundir, em cerca de dois milhões de anos. Observações futuras continuarão a medir o decaimento orbital desse sistema e vão tentar entender como as forças de marés afetam a fusão dessas estrelas.

 

###

Sobre ScienceBlogs Brasil | Anuncie com ScienceBlogs Brasil | Política de Privacidade | Termos e Condições | Contato


ScienceBlogs por Seed Media Group. Group. ©2006-2011 Seed Media Group LLC. Todos direitos garantidos.


Páginas da Seed Media Group Seed Media Group | ScienceBlogs | SEEDMAGAZINE.COM