Estrelas revelam o segredo da juventude

Algumas pessoas estão em grande forma aos 90 anos, enquanto que outras já estão decrépitas antes dos 50. Sabemos que a velocidade a que uma pessoa envelhece está apenas ligeiramente relacionada com a idade que efetivamente tem – podendo ter mais relação com o estilo de vida que leva. Foi feito um novo estudo com o auxílio do telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, instalado no Observatório de La Silla do ESO e com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, que mostra que o mesmo acontece com as estrelas.

MPG/ESO 2.2-metre telescope

Os aglomerados globulares são coleções esféricas de estrelas, fortemente ligadas entre si por ação da gravidade. São relíquias dos primórdios do Universo, com idades típicas de 12-13 bilhões de anos (o Big Bang ocorreu há cerca de 13,7 bilhões de anos) e existem cerca de 150 aglomerados globulares na Via Láctea, que contêm muitas das estrelas mais velhas da nossa Galáxia.

Mas, embora as estrelas sejam velhas e os aglomerados se tenham formado num passado distante, com o auxílio do telescópio MPG/ESO de 2,2 metros e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, os astrônomos descobriram que alguns destes aglomerados ainda são jovens de espírito. O trabalho será publicado na revista Nature em 20 de dezembro de 2012.

“Embora estes aglomerados se tenham todos formado há vários bilhões de anos,” diz Francesco Ferraro (Universidade de Bolonha, Itália), líder da equipe que fez a descoberta, “começamos a pensar se alguns estariam envelhecendo mais depressa ou mais devagar que os outros. Ao estudar a distribuição de um tipo de estrela azul que existe nos aglomerados, descobrimos que alguns deles se desenvolveram efetivamente muito mais depressa, e encontramos uma maneira de medir a taxa de envelhecimento.”

La Silla soon after Sunset

Os aglomerados estelares formam-se num curto espaço de tempo, o que significa que todas as estrelas no seu interior tendem a ter a mesma idade. No entanto, como as estrelas brilhantes de elevada massa queimam muito depressa o seu combustível, e os aglomerados globulares são muito velhos, deveria haver apenas estrelas de pequena massa ainda a brilhar no seu interior.

No entanto, parece que não é isto que se passa: em certas e determinadas circunstâncias, as estrelas podem receber um novo surto de vida, ao receberem uma quantidade extra de matéria que as faz crescer e as torna substancialmente mais brilhantes. Isto pode acontecer se uma estrela suga matéria de uma companheira próxima, ou se as estrelas colidem entre si. Estas estrelas revigoradas chamam-se retardatárias azuis e tanto a sua massa elevada como o seu brilho são o cerne deste estudo.

As estrelas mais pesadas deslocam-se para o interior do aglomerado, à medida que o aglomerado envelhece, num processo semelhante à sedimentação. Como as retardatárias azuis têm massas elevadas, estas estrelas são muito afetadas por este processo, enquanto o seu brilho intenso torna-as relativamente fáceis de observar .
Para compreender melhor o processo de envelhecimento dos aglomerados, a equipe mapeou a localização das estrelas retardatárias azuis em 21 aglomerados globulares, a partir de imagens do telescópio MPG/ESO de 2,2 metros e do Telescópio Espacial Hubble, entre outros. O Hubble forneceu imagens de alta resolução dos centros compactos de 20 dos aglomerados, enquanto as imagens obtidos no solo forneceram uma visão mais geral das regiões exteriores menos compactas.

MPG/ESO 2.2-metre Telescope remote control

Ao analisar os dados observacionais, a equipe descobriu que alguns aglomerados parecem jovens, com as estrelas retardatárias azuis distribuídas por todo o aglomerado, enquanto que um maior grupo de aglomerados se apresenta mais velho, com todas as estrelas retardatárias azuis localizadas no centro. Um terceiro grupo parece estar no processo de envelhecer, com as estrelas mais próximas do núcleo a migrar primeiro para o interior, e depois as estrelas cada vez mais exteriores a deslocarem-se progressivamente na direção do centro.

“Uma vez que estes aglomerados se formaram mais ou menos todos ao mesmo tempo, esta estudo revela enormes diferenças na taxa de evolução dos aglomerados,” disse Barbara Lanzoni (Universidade de Bolonha, Itália), co-autora do estudo. “No caso dos aglomerados que evoluem depressa, pensamos que o processo de sedimentação fique completo em algumas centenas de milhões de anos, enquanto que os que evoluem mais lentamente levariam várias vezes a idade atual do Universo para completar este processo.”

Star cluster RCW 38

À medida que as estrelas mais pesadas do aglomerado se deslocam em direção ao centro, o aglomerado sofre eventualmente um fenômeno chamado colapso do núcleo, onde o centro do aglomerado se compacta de modo extremamente denso. Os processos que levam ao colapso do núcleo são bem compreendidos, e estão diretamente relacionados com o número, a densidade e a velocidade a que se deslocam as estrelas. No entanto, a taxa à qual isto acontece não era conhecida até agora. Este estudo fornece a primeira prova empírica sobre a que velocidade envelhecem os diferentes aglomerados globulares.

Notas

[1] As retardatárias azuis são assim chamadas devido à sua cor azul e ao fato da sua evolução ficar atrás da das suas vizinhas.

[2] As retardatárias azuis combinam o fato de serem relativamente brilhantes e terem massa elevada, relativamente ao tipo de estrelas que costumam aparecer nos aglomerados globulares. Não são, no entanto, as únicas estrelas no seio destes aglomerados que são ou brilhantes ou de elevada massa.

As estrelas gigantes vermelhas são mais brilhantes, mas têm uma massa muito menor e portanto não são afetadas pelo processo de sedimentação da mesma maneira. (É fácil distingui-las das retardatárias azuis devido à cor muito diferente que apresentam.)

As estrelas de nêutrons – núcleos extremamente densos de estrelas muito maiores que o Sol, que explodiram há bilhões de anos atrás, na fase inicial dos aglomerados globulares – têm massa semelhante à das retardatárias azuis e são afectadas pelo processo de sedimentação, mas são bastante difíceis de observar e por isso não são boas candidatas a este estudo.

NGC 2467 and Surroundings*

As retardatárias azuis são as únicas estrelas no interior destes aglomerados que combinam massa elevada e brilho intenso.

[3] Dos 21 aglomerados estudados neste trabalho, 20 foram observados com o Hubble, 12 com o telescópio MPG/ESO de 2,2 metros, 8 com o telescópio Canadá-França-Hawaii e um com o Telescópio Subaru do NAOJ.

[4] Tal taxa depende de uma maneira complexa do número de estrelas, da sua densidade e da sua velocidade no interior do aglomerado. Enquanto as duas primeiras quantidades são relativamente fáceis de medir, a velocidade já não o é. Por esta razão, as estimativas feitas anteriormente da taxa de envelhecimento dinâmico dos aglomerados globulares eram baseadas apenas em argumentos teóricos, enquanto este novo método permite realizar uma medição totalmente empírica.

Mais Informações

Este trabalho foi descrito no artigo científico, “Dynamical age differences amongst coeval star clusters as revealed by blue stragglers“, por F. R. Ferraro et al., que será publicado na revista Nature a 20 de dezembro de 2012.

A equipe é composta por F. R. Ferraro (Universidade de Bolonha, Itália), B. Lanzoni (Universidade de Bolonha), E. Dalessandro (Universidade de Bolonha), G. Beccari (ESO, Garching, Alemanha), M. Pasquato (Universidade de Bolonha), P. Miocchi (Universidade de Bolonha), R. T. Rood (Universidade de Virginia, Charlottesville, EUA), S. Sigurdsson (Pennsylvania State University, EUA), A. Sills (McMaster University, Hamilton, Canadá), E. Vesperini (Indiana University, Bloomington, EUA), M. Mapelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Itália), R. Contreras (Universidade de Bolonha), N. Sanna (Universidade de Bolonha), A. Mucciarelli (Universidade de Bolonha).

Este trabalho foi realizado no âmbito do projeto Cosmic-Lab (www.cosmic-lab.eu), financiado pelo ERC (European Research Council – Conselho Europeu de Investigação) num total de 1,8 milhões de euros durante 5 anos. Fundado em 2007 pela União Europeia, o ERC visa estimular a excelência científica na Europa, ao encorajar a competição por fundos entre os melhores e mais criativos investigadores de qualquer nacionalidade e idade. O ERC funciona de acordo com o modelo “investigador motivado” ou “de baixo para cima”, permitindo aos investigadores a identificação de novas oportunidades em todos os campos de investigação (Ciências Físicas e Engenharia, Ciências da Vida e Ciências Sociais e Humanas). Tornou-se também um marco de competitividade dos sistemas de investigação nacionais, complementando fundos existentes a nível nacional e europeu. O ERC, que é a componente mais recente do 7º Programa Quadro da UE, tem um orçamento total de 7,5 mil milhões de euros de 2007 a 2013. No ano passado, a Comissão Europeia propôs um aumento substancial ao orçamento do ERC para os anos 2014-2020, no âmbito do novo programa (Horizonte 2020). O ERC é composto por uma Agência Executiva e um Conselho Científico. O Conselho Científico, composto por 22 investigadores de alto nível, determina a estratégia científica do ERC. O ERC é liderado pela Presidente, Prof. Helga Nowotny, e o Conselho Científico é representado em Bruxelas pelo Secretário Geral, Prof. Donald Dingwell. A Agência Executiva do ERC implementa as “Ideias” do Programa Específico e é liderada pelo Diretor (ad int.) Pablo Amor.

The Helix Nebula*

O ano de 2012 marca o quinquagésimo aniversário da fundação do Observatório Europeu do Sul (ESO). O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a pesquisa em astronomia e é o observatório astronômico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação nas pesquisas astronômicas. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronômico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente. O ESO está planejando o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 39 metros que observará na banda do visível e infravermelho próximo. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

FONTE: ESO

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