Estrela jovem “apanhada” num raro surto de crescimento

Investigadores descobriram uma estrela jovem no meio de um raro surto de crescimento – uma fase dramática da evolução estelar em que a matéria que gira em torno de uma estrela cai sobre ela, aumentando a sua massa.

A estrela pertence a uma classe ativa e irregular conhecida como FU Ori, em homenagem ao membro original do grupo, FU Orionis (as letras maiúsculas representam um esquema de nomenclatura para estrelas variáveis e Orionis refere-se à sua localização na constelação de Orionte).

Normalmente, estas estrelas, com poucos milhões de anos, escondem-se por trás de espessas nuvens de poeira e são difíceis de observar. Este novo objeto é apenas o 25.º membro dessa classe encontrado até à data e um dos cerca de uma dúzia capturados durante um episódio explosivo.

“Estes eventos FU Ori são extremamente importantes na nossa atual compreensão do processo de formação estelar, mas permaneceram quase míticos porque têm sido muito difíceis de observar,” afirma Lynne Hillenbrand, professora de astronomia no Caltech e autora principal de um novo artigo científico sobre os achados, publicado na revista The Astrophysical Journal. “Esta é, na realidade, a primeira vez que vimos um destes eventos no visível e no infravermelho, e estes dados permitiram-nos mapear o movimento do material através do disco até à estrela.”

A estrela recém-descoberta, chamada Gaia 17bpi, foi avistada pela primeira vez pelo satélite Gaia da ESA, que estuda o céu continuamente, fazendo medições precisas das estrelas no visível. Quando o Gaia observa uma mudança no brilho de uma estrela, é enviado um alerta para a comunidade astronómica.

Um estudante da Universidade de Exeter e coautor do estudo, Sam Morrell, foi o primeiro a perceber que a estrela tinha ficado mais brilhante. Outros membros da equipa, de seguida, acompanharam e descobriram que o aumento de brilho da estrela havia sido capturado, por acaso, no infravermelho pelo satélite caçador de asteroides da NASA, NEOWISE, ao mesmo tempo que o Gaia o via, bem como ano e meio antes.

“Apesar da missão principal do NEOWISE seja detetar objetos próximos do Sistema Solar, também fotografa todas as estrelas e galáxias de fundo à medida que varre o céu a cada seis meses,” comenta o coautor Roc Cutri, cientista chefe do Centro de Dados do NEOWISE no IPAC (Infrared Processing and Analysis Center), um centro de astronomia e “data center” no Caltech. “O NEOWISE tem vindo a fazer o seu trabalho, desta forma, há cinco anos, por isso é muito eficaz a detetar mudanças no brilho dos objetos.”

O Telescópio Espacial Spitzer, um observatório infravermelho da NASA, também testemunhou o início da fase de aumento de brilho da estrela, duas vezes em 2014, dando aos cientistas um tesouro de dados infravermelhos.

Os novos achados esclarecem alguns dos antigos mistérios que rodeiam a evolução das estrelas jovens. Uma questão não respondida é: como é que uma estrela obtém toda a sua massa? As estrelas formam-se a partir de bolas de gás e poeira em colapso. Com o tempo, forma-se um disco de material em torno da estrela e esta continua a extrair material deste disco. Mas, de acordo com observações anteriores, as estrelas não puxam material para si mesmas com rapidez suficiente para alcançar as suas massas finais.

Os teóricos pensam que os eventos FU Ori – em que a massa é despejada do disco para a estrela durante um período total de aproximadamente 100 anos – podem ajudar a esclarecer o enigma. Os cientistas acham que todas as estrelas sofrem entre 10 a 20 destes eventos FU Ori ao longo das suas vidas, mas como essa fase estelar está frequentemente escondida por trás da poeira, os dados são limitados.

“Alguém esboçou este cenário na parte de trás de um envelope na década de 1980, ainda não fizemos muito mais para determinar a frequência dos eventos,” acrescenta.

O novo estudo mostra, com o maior detalhe até agora, como o material se move da secção intermédia de um disco, numa região localizada a mais ou menos 1 UA da estrela, para a estrela propriamente dita (1 UA, Unidade Astronómica, é a distância entre a Terra e o Sol). O NEOWISE e o Spitzer foram os primeiros a captar sinais da acumulação de material no meio do disco. À medida que o material encetou a acumular-se no disco, aqueceu, emitindo luz infravermelha. De seguida, quando o material começou a cair para a estrela, aqueceu ainda mais, emitindo luz visível, que foi o que o Gaia detetou.

“O material no meio do disco aumenta de densidade e torna-se instável,” explica Hillenbrand. “É então drenado para a estrela, manifestando-se como uma explosão.”

Na imagem observa-se no painel da esquerda o material do disco rico em gás e poeira (laranja), mais gás quente (azul), fluem levemente para a estrela, criando uma zona quente. Já no painel do meio, começa a explosão – o disco interno é aquecido, a estrela atrai ainda mais material e o disco aproxima-se. Por fim, no da direita vê-se a explosão atinge o nível máximo, o disco mais interno fundindo-se com a estrela e expelindo gás.

Os astrónomos usaram o Observatório W. M. Keck e o Observatório Palomar de Caltech para ajudar a confirmar a natureza FU Ori da estrela recém-descoberta. Hillenbrand conclui: “Podemos pensar no Gaia como o descobridor da cena inicial do crime, enquanto o Keck e o Palomar apontaram-nos para as provas conclusivas.”