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Spitzer e Hubble localizam "gêmeos" de super-sistema estelar Eta Carinae noutras galáxias


A grande erupção de Eta Carinae na década de 1840 criou a Nebulosa de Homúnculo, fotografada aqui pelo Hubble, e transformou o binário num objeto único na Via Láctea. Os astrônomos ainda não conseguem explicar o que provocou esta erupção. A descoberta de gémeos prováveis de Eta Carinae noutras galáxias vai ajudar os cientistas a melhor compreender esta fase breve na vida de uma estrela massiva.
Crédito: NASA, ESA e equipa SM4 ERO do Hubble


Eta Carinae, o sistema estelar mais luminoso e massivo até 10.000 anos-luz de distância, é conhecido pela sua enorme erupção observada em meados do século XIX e que atirou pelo menos 10 vezes a massa do Sol para o espaço. Este véu de gás e poeira em expansão, que ainda envolve Eta Carinae, torna-o o único objeto conhecido do seu gênero na Via Láctea. Agora, um estudo usando dados de arquivo dos telescópios Spitzer e Hubble da NASA descobriu, pela primeira vez, cinco objetos com propriedades semelhantes noutras galáxias.

"As estrelas mais massivas são sempre raras, mas têm um impacto tremendo na evolução química e física da sua galáxia hospedeira," afirma o autor principal Rubab Khan, investigador pós-doutorado do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Maryland. Estas estrelas produzem e distribuem grandes quantidades de elementos químicos vitais para a vida e, eventualmente, explodem como supernovas.

Localizado a cerca de 7500 anos-luz de distância na direção da constelação de Quilha (Carina, em latim), Eta Carinae é 5 milhões de vezes mais brilhante que o nosso Sol. O sistema binário consiste de duas estrelas de grande massa numa órbita íntima de 5,5 anos. Os astrônomos estimam que a estrela mais massiva do par tenha cerca de 90 vezes a massa do Sol, enquanto a companheira exceda as 30 massas solares.

Sendo um dos "laboratórios" mais próximos para estudar estrelas de grande massa, Eta Carinae tem sido um marco astronômico desde a sua erupção na década de 1840. Para compreender a razão da erupção e como se relaciona com a evolução de estrelas de grande massa, os astrônomos precisam de exemplos adicionais. Avistar estrelas raras durante o rápido rescaldo de uma grande explosão, é um desafio com os níveis de dificuldade de encontrar uma agulha num palheiro, e nada parecido com Eta Carinae tinha sido descoberto antes do estudo de Khan.


A galáxia espiral vizinha M83 é, atualmente, a única a conter dois potenciais gêmeos Eta. Esta composição de imagens da câmara WFC3 do Hubble mostram uma galáxia repleta de estrelas recém-formadas. Uma taxa alta de formação estelar aumenta as hipóteses de encontrar estrelas massivas que passaram por uma fase similar à de Eta Carinae. As duas inserções mostram as localizações dos gêmeos Eta.
Crédito: NASA, ESA, equipa Hubble Heritage (STScI/AURA) e R. Khan (GSFC e ORAU)


"Nós sabíamos que existiam outros objetos do gênero," comenta o co-investigador Krzysztof Stanek, professor de astronomia na Universidade Estatal do Ohio em Columbus, EUA. "Era realmente uma questão de saber o que procurar e de ser persistente."

Trabalhando com Scott Adams e Christopher Kochanek, também de Ohio, e George Sonneborn do Centro Goddard, Khan desenvolveu uma espécie de impressão digital, ótica e infravermelha, para identificar possíveis objetos do gênero de Eta Carinae - "gêmeos Eta".

A poeira forma-se no gás expelido por uma estrela massiva. Esta poeira escurece a luz ultravioleta e visível, mas absorve e re-irradia esta energia como calor em comprimentos de onda mais longos e infravermelhos. "Com o Spitzer, vemos um aumento constante de brilho a partir de cerca de 3 micrômetros, atingindo o máximo entre os 8 e os 24 micrômetros," explica Khan. "Ao comparar esta emissão com o escurecimento que vemos nas imagens óticas do Hubble, podemos determinar a quantidade de poeira presente e compará-la com a quantidade que vemos em redor de Eta Carinae."

Um levantamento inicial de sete galáxias entre 2012 e 2014 não descobriu quaisquer gémeos Eta, salientando a sua raridade. No entanto, o estudo identificou uma classe de estrelas menos massivas e menos luminosas de interesse científico, demonstrando que a pesquisa era sensível o suficiente para encontras estrelas parecidas com Eta Carinae, caso estivessem presentes.

Num novo levantamento em 2015, a equipa encontrou dois candidatos a gémeos Eta na galáxia M83, localizada a 15 milhões de anos-luz de distância, e um candidato na galáxia NGC 6946, em M101 e M51, situadas entre os 18 e os 26 milhões de anos-luz de distância. Estes cinco objetos imitam as propriedades óticas e infravermelhas de Eta Carinae, indicando que cada um, muito provavelmente, contém uma estrela de grande massa enterrada em cinco a 10 massas solares de gás e poeira. Estudos posteriores permitirão com que os astrônomos determinem mais precisamente as suas propriedades físicas. Os resultados foram publicados na edição de 20 de dezembro da revista The Astrophysical Journal Letters.


Investigadores descobriram gêmeos Eta em quatro galáxias comparando o brilho ótico e infravermelho de cada candidato. As imagens infravermelhas do Spitzer revelaram a presença de poeira quente em redor das estrelas. Ao comparar esta informação com o brilho de cada fonte em comprimentos de onda visíveis e infravermelhos, como medido pelos instrumentos do Hubble, a equipa foi capaz de identificar objetos parecidos com Eta Carinae. Topo: imagens a 3,6 micrômetros de candidatos a gémeos Eta pelo instrumento IRAC do Spitzer. Baixo: imagens a 800 nanômetros das mesmas fontes usando vários instrumentos do Hubble.
Crédito: NASA, ESA e R. Khan (GSFC e ORAU)


O Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para o final de 2018, transportará um instrumento ideal para estudar estas estrelas em profundidade. O MIRI (Mid-Infrared Instrument) tem 10 vezes a resolução angular dos instrumentos a bordo do Spitzer e é mais sensível aos comprimentos de onda onde os gémeos Eta realmente brilham. "Combinado com o maior espelho primário do Webb, o MIRI permitirá com que os astrônomos estudem em maior profundidade estes raros laboratórios estelares e com que descubram fontes adicionais nesta fase fascinante da evolução estelar," comenta Sonneborn, cientista das operações telescópicas do projeto Webb. Serão necessárias observações do Webb para confirmar que os gémeos Eta pertencem realmente à família de Eta Carinae.

FONTE: http://www.ccvalg.pt/astronomia/

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