Missões da NASA descobrem grupo de “estrelas abóbora”

Através de observações das missões Kepler e Swift da NASA, os astrónomos descobriram uma série de estrelas a girar rapidamente que produzem raios-X em níveis que são 100 vezes superiores aos dos picos de emissão produzidos pelo Sol. Pensa-se que estas estrelas, que por girarem tão depressa ficaram achatadas e têm formatos semelhantes aos das abóboras, podem resultar de sistemas binários em que duas estrelas muito próximas e semelhantes ao Sol se fundiram.

“Estas 18 estrelas têm, em média, rotações de poucos dias, enquanto o Sol leva quase um mês a completar uma rotação”, disse Steve Howell, investigador do Ames Research Center, da NASA, em Moffett Field, Califórnia, líder da equipa. “A rápida rotação intensifica o mesmo tipo de atividade que vemos no Sol, como manchas e erupções solares, levando-a até aos limites.”

O maior membro do grupo, uma gigante laranja de tipo K, denominada, KSw 71, é pelo menos 10 vezes maior que o Sol, faz uma rotação em apenas 5,5 dias e produz emissões de raios-X 4.000 vezes superiores ao máximo solar.

Estas estrelas raras foram descobertas através de uma pesquisa de raios-X realizada no campo de visão original do Kepler, uma área do céu que compreende parte das constelações de Cisne e Lira. De maio de 2009 a maio de 2013, o Kepler mediu o brilho de mais de 150 mil estrelas nesta região para detetar escurecimentos devidos ao trânsito de planetas. A missão foi extremamente bem-sucedida, com mais de 2.300 exoplanetas confirmados e cerca de 5.000 candidatos, até à data. Está em curso uma missão de prolongamento, a missão K2, para continuar este trabalho em áreas do céu localizadas ao longo da eclíptica, o plano da órbita da Terra em torno do Sol.

“Uma outra vantagem da missão Kepler é que o seu campo de visão inicial é agora uma das áreas mais bem estudadas do céu,” disse Padi Boyd, membro da equipa e investigadora do Goddard Space Flight Center, da NASA, em Greenbelt, Maryland, que projetou a pesquisa Swift. Por exemplo, o WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) observou toda a área em luz infravermelha, e o GALEX (Galaxy Evolution Explorer) observou muitas zonas no ultravioleta. “O nosso grupo estava à procura de fontes de raios-X variáveis com contrapartidas óticas vistas pelo Kepler, especialmente galáxias ativas, onde um buraco negro central guia as emissões,” explicou ela.

Usando os telescópios de raios-X e ultravioleta/óticos a bordo do Swift, os investigadores conduziram a pesquisa Swift no campo do Kepler, KSwAGS (Kepler–Swift Active Galaxies and Stars Survey), captando imagens de cerca de seis graus quadrados, ou 12 vezes o tamanho aparente da Lua cheia.

“Com a pesquisa KSwAGS encontrámos 93 novas fontes de raios-X, distribuídas de forma equilibrada entre galáxias ativas e vários tipos de estrelas de raios-X,” disse Krista Lynne Smith, membro da equipa e estudante da Universidade de Maryland, College Park, que liderou a análise de dados do Swift. “Muitas destas fontes nunca tinham sido observadas em raios-X ou luz ultravioleta.”

Para as fontes mais brilhantes, a equipa obteve espectros usando o telescópio de 200 polegadas do Observatório de Palomar, na Califórnia. Estes espectros fornecem o retrato químico detalhado das estrelas e mostram evidências claras de atividade estelar acrescida, em particular, fortes linhas de diagnóstico de cálcio e hidrogénio.

Os investigadores usaram medições do Kepler para determinarem os períodos de rotação e tamanhos de 10 estrelas, que variam entre 2,9 e 10,5 vezes o tamanho do Sol. As temperaturas à superfície variam entre um pouco mais quentes que o Sol e um pouco mais frias que o Sol, abrangendo sobretudo os tipos espectrais do F ao K. Os astrónomos classificam as estrelas como subgigantes e gigantes, que são fases evolutivas mais avançadas que a do Sol, atingidas devido a um maior esgotamento da fonte primária de combustível, o hidrogénio. Todas elas acabarão eventualmente por se tornar estrelas gigantes vermelhas muito maiores.

O vídeo que se segue mergulha no campo do Kepler e mostra-lhe mais sobre as origens destas estrelas que giram rapidamente:

Créditos: NASA’s Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger, producer.

Há quarenta anos, Ronald Webbink, da Universidade do Illinois Urbana-Champaign, observou que os sistemas binários próximos não podem sobreviver a partir do momento em que o fornecimento de combustível a uma das estrelas diminui e esta começa a expandir-se. As estrelas fundem-se, formando uma única estrela que gira muito depressa e que reside inicialmente no chamado disco de “excreção”, formado pelo gás expelido durante a fusão. O disco dissipa-se ao longo dos 100 milhões de anos seguintes, deixando para trás uma estrela muito ativa e que gira rapidamente.

Howell e a sua equipa sugerem que as 18 estrelas KSwAGS se formaram neste cenário e que os seus discos só recentemente se dissiparam. Identificar tantas estrelas a passar por uma fase de desenvolvimento tão breve como esta em termos cósmicos é algo extraordinário para os astrónomos estelares.

“O modelo de Webbink sugere que deveríamos encontrar cerca de 160 estrelas deste género em todo o campo do Kepler,” disse Elena Mason, coautora, investigadora do Observatório Astronómico de Trieste – Instituto Nacional de Astrofísica Italiano. “O que encontrámos ajusta-se às expectativas teóricas, tendo em conta a pequena porção do campo que observámos com Swift.”

A equipa já alargou as observações com o Swift a mais campos mapeados pela missão K2.

O artigo a detalhar estes resultados será publicado na edição de 1 de novembro do Astrophysical Journal e está agora disponível online.

Fonte da notícia: NASA