Estrelas fugitivas fornecem indícios de dissolução de sistema estelar

Um conflito gravitacional de um grupo de estrelas terminou com o sistema se afastando e com pelo menos três estrelas expelidas em direções diferentes.

© Hubble (Nebulosa Kleinmann-Low)

As velozes estrelas desertoras passaram despercebidas durante centenas de anos até que, nas últimas décadas, duas delas foram detectadas em observações no rádio e no infravermelho, comprimentos de onda que podem penetrar a espessa poeira da Nebulosa de Órion.

As observações mostraram que as duas estrelas viajavam a altas velocidades em direções opostas uma à outra. A origem das estrelas, no entanto, era um mistério. Os astrônomos traçaram ambas as estrelas 540 anos para o passado, até ao mesmo local, e sugeriram que faziam parte do mesmo, atualmente extinto, sistema múltiplo. Mas a energia combinada da dupla, que agora as está levando para fora, não era compatível. Os pesquisadores argumentaram que deveria haver pelo menos uma outra estrela, que roubou energia do lançamento estelar.

Agora, o telescópio espacial Hubble ajudou os astrônomos a encontrar a terceira estrela fugitiva. O percurso da estrela recém-descoberta foi seguido de volta ao mesmo local onde as duas estrelas anteriormente conhecidas estavam localizadas há 540 anos. O trio reside numa pequena região de jovens estrelas chamada Nebulosa Kleinmann-Low, perto do centro do vasto complexo da Nebulosa de Órion, localizada a 1.300 anos-luz da Terra.

"As novas observações do Hubble fornecem evidências muito fortes de que as três estrelas foram expelidas de um sistema múltiplo," afirma Kevin Luhman, da Universidade Estatal da Pensilvânia, EUA. "Os astrônomos já tinham encontrado, anteriormente, alguns outros exemplos de estrelas em rápido movimento que traçaram de volta a sistemas estelares múltiplos e que, portanto, provavelmente foram arremessadas. Mas estas três estrelas são os exemplos mais jovens de estrelas ejetadas. Têm provavelmente apenas algumas centenas de milhares de anos. Realmente, com base nas imagens infravermelhas, as estrelas ainda são jovens o suficiente para abrigar discos de material deixado para trás durante sua formação."

Todas as três estrelas se movem extremamente depressa para fora da Nebulosa Kleinmann-Low, a quase 30 vezes a velocidade da maioria dos habitantes estelares da nebulosa. Através de simulações de computador, os astrônomos preveem que estes conflitos gravitacionais ocorram em aglomerados jovens, onde as estrelas recém-nascidas se juntam. "Mas não temos observado muitos exemplos, especialmente em aglomerados muito jovens," comenta Luhman. "A Nebulosa de Órion pode estar rodeada por outras estrelas ejetadas no passado e que agora fogem para o espaço."

Luhman tropeçou na terceira estrela veloz, chamada fonte x, enquanto caçava planetas flutuantes e anãs marrons na Nebulosa de Órion com o membro de uma equipe internacional liderada por Massimo Robberto do Space Telescope Science Institute (STScI). A equipe usou a visão infravermelha do instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para realizar o levantamento. Durante a análise, Luhman comparava novas imagens infravermelhas obtidas em 2015 com observações de 1998 pelo NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer). Ele notou que a fonte x havia mudado consideravelmente de posição, em relação às estrelas próximas, nos 17 anos entre as imagens do Hubble, indicando que a estrela se movia rapidamente, a mais de ‪200.000 km/h.

O astrônomos então olharam para as posições anteriores da estrela, projetando o seu caminho de volta no tempo. Ele percebeu que, na década de 1470, a fonte x estivera perto da mesma localização inicial na Nebulosa Kleinmann-Low que as outras duas estrelas fugitivas, Becklin-Neugebauer (BN) e fonte I.

A BN foi descoberta em 1967 com recurso a imagens infravermelhas, mas o seu rápido movimento só foi detectado em 1995, quando observações no rádio determinaram que a velocidade da estrela era cerca de ‪96.000 km/h. A fonte I viaja a aproximadamente 35.400 km/h. A estrela só havia sido detectada no rádio; dado que está fortemente envolta em poeira, a sua luz visível e infravermelha é amplamente bloqueada.

As três estrelas provavelmente foram expulsas do seu habitat natal quando se envolveram num conflito gravitacional. O que muitas vezes acontece quando um sistema múltiplo desmorona é que duas das estrelas se aproximam o suficiente uma da outra, fundem-se ou formam um binário muito íntimo. Em ambos os casos, o evento libera energia gravitacional suficiente para impulsionar para fora todas as estrelas do sistema. O episódio energético também produz um fluxo massivo de material, que pode ser visto em imagens do NICMOS como "dedos" de matéria que flui para longe da posição da embebida estrela apelidada de fonte I.

Os telescópios futuros, como o James Webb Space Telescope (JWST), vão ser capazes de observar uma grande faixa da Nebulosa de Órion. Através da comparação de imagens da nebulosa, obtidas pelo JWST, com aquelas obtidas anos antes pelo Hubble, é esperado identificar mais estrelas fugitivas que se separaram de outros sistemas múltiplos.

Os resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: NASA & ESA