O beijo final de duas estrelas

Salvador Nogueira

A descoberta de um par de estrelas de alta massa em pleno processo de fusão, prestes a se tornar uma só, está obrigando os astrônomos a repensar a evolução desses astros muito maiores e mais luminosos que o nosso Sol. O achado foi feito por um grupo internacional de cientistas com liderança brasileira.

O objeto conhecido como VFTS 352 é composto por duas estrelas azuis, de alta massa, prestes a se fundir. (Crédito: ESO)
O objeto conhecido como VFTS 352 é composto por duas estrelas azuis, de alta massa, prestes a se fundir. (Crédito: ESO)

O objeto é conhecido pela sigla VFTS 352 e se localiza na nebulosa de Tarântula, também conhecida como 30 Doradus, que faz parte da Grande Nuvem de Magalhães, uma das galáxias-satélite da Via Láctea, a cerca de 160 mil anos-luz de distância da Terra. Ele é composto por duas estrelas azuis do tipo O, com uma massa combinada 58 vezes maior que a do Sol, que estão numa fase chamada de “overcontato”. A expressão significa que uma estrela está basicamente colada na outra, compartilhando seu envelope, sua região mais externa. Segundo os astrofísicos, essa situação indica que as estrelas devem estar se fundindo.

“Conhecemos apenas outros três sistemas com essa configuração”, explica Leonardo Almeida, que faz estágio de pós-doutorado no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) e é o primeiro autor do artigo que reporta a descoberta, a ser publicado neste mês no periódico “Astrophysical Journal”. “O VFTS 352 é o mais interessante e importante, pois é o de maior massa e mais quente.” As estrelas do sistema binário já estão compartilhando cerca de 30% do seu envelope. Com o passar do tempo, provavelmente se tornarão uma estrela só. Mas isso não vai acontecer tão cedo. “Embora o sistema deva evoluir muito rápido para o tempo das estrelas, não veremos nada radical nos próximos séculos”, afirma o astrofísico Augusto Damineli, também da USP e coautor do trabalho.

O sistema atrai interesse por permitir um estudo prático de um caminho evolutivo diferente para estrelas de alta massa. Até recentemente se imaginava que elas se formassem isoladamente, e não também em duplas como parece ser o caso do sistema VFTS 352. “A teoria de evolução estelar foi feita em cima de estrelas menos massivas e isoladas”, diz Cássio Leandro Barbosa, astrônomo especialista em estrelas de alta massa que não participou do estudo. “Nesse caso, temos uma violação dupla dessas condições, de modo que elas devem ser diferentes do que prevê a teoria.” As primeiras medições indicam que as estrelas do sistema são mais quentes do que advoga o modelo tradicional. Sua temperatura ultrapassa os previstos 40 mil Kelvin (K). “Descobertas recentes como essa mostram que pelo menos 70% das estrelas do tipo O interagem em sistemas duplos”, diz Damineli. Um aspecto importante é que estrelas desse tipo são as principais fontes de oxigênio existentes no Universo.

As estrelas são classificadas de acordo com a temperatura. Esta, por sua vez, pode ser associada à massa, ao menos quando as estrelas estão na chamada sequência principal e usam hidrogênio para alimentar as reações nucleares que as fazem brilhar. As do tipo O são as maiores de todas, seguidas pelas dos tipos B, A, F, G, K e M. O Sol, de porte modesto, é do tipo G.

A descoberta do sistema binário foi feita por dois projetos paralelos, o VLT-Flames Tarantula Survey e o The Tarantula Massive Binary Monitoring. Ambos usaram o Very Large Telescope, do Observatório Europeu do Sul (ESO), em suas observações. O achado foi considerado tão importante que motivou até observações feitas com o disputado Telescópio Espacial Hubble.

FÁBRICA DE ELEMENTOS
O Big Bang, evento que marca o início do Universo, produziu em quantidades significativas apenas dois elementos: hidrogênio e hélio. Teria sido desses átomos primordiais que surgiram as primeiras estrelas, agregadas a partir de nuvens gasosas pela força gravitacional. Conforme a massa começa a se contrair pela gravidade no centro da estrela, a pressão e a temperatura internas se tornam tão grandes que os núcleos de hidrogênio começam a se fundir, formando hélio. É essa a reação que produz a energia do astro. Contudo, quando o hidrogênio no centro da estrela se esgota, o processo recomeça com elementos cada vez mais pesados. Primeiro hélio, depois oxigênio e então ladeira acima na tabela periódica, até chegar ao ferro.

Quanto mais massa tem uma estrela, maiores a pressão e a temperatura internas, e maior a capacidade de produzir elementos pesados. Ao fim de sua vida, quando a fusão nuclear já não é mais possível, as estrelas de tipo O desaparecem em violentas explosões conhecidas como supernovas. São esses eventos que produzem todos os elementos acima do ferro. Graças a esse ciclo promovido pelas estrelas há mais de 13 bilhões de anos, surgiram os átomos que compõem a Terra e seus habitantes.

Os detalhes das proporções de produção desses elementos, no entanto, ainda estão longe de serem resolvidos. “Os astrônomos costumam fazer a contabilidade da produção dos elementos químicos admitindo que as estrelas são isoladas”, afirma Damineli. “Descobertas como a VFTS 352 exigem que se refaçam as contas, levando em consideração a elevada duplicidade das estrelas de alta massa.”

Em seu estágio final, o sistema VFTS 352 pode produzir o que os astrônomos conhecem como uma explosão de raios gama de longa duração. “Esses objetos, quando explodem a 12 bilhões de anos-luz de nós, chegam a interromper as telecomunicações, se seu eixo de rotação está na nossa direção”, diz Damineli. “Se morrer dessa forma, por estar a menos de 200 mil anos-luz de nós, mais que um espetáculo, esse sistema será um potencial problema para possíveis planetas habitados que ficarem na direção do feixe de raios gama.”

Apontados para a Terra, os raios gama não chegariam a atravessar a atmosfera, mas poderiam detonar a camada de ozônio e, assim, expor a vida aos nocivos raios ultravioleta solares. Isso mostra como certos eventos astrofísicos podem ser hostis à vida, mesmo a distâncias gigantescas. Contudo, Leonardo Almeida lembra que esse evento só acontecerá daqui a milhões de anos: “E a probabilidade de o feixe de raios gama estar na nossa direção é muito, muito pequena.”

Texto adaptado da versão publicada na revista “Pesquisa Fapesp”.

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Comentários

  3. Saudações Salvador!
    A descoberta de um par de estrelas…..a cerca de 160.000 anos-luz de distância da Terra……,nos lembra o quanto a luz e sua velocidade são fascinantes. Mesmo que o cognitivo humano nos faça pensar no passado presente e futuro a realidade é que o agora não existe. Estamos sempre no passado prevendo um futuro que em seguida também já é passado. Os astrônomos estão vendo o sistema VFTS 352 que provavelmente já não existe mais como é observado.

  5. Sou leiga, mas gosto muito de ler seus textos. Mas só uma dúvida: se essa fusão já pode ter acontecido há não sei quantos milhares de anos, é possível calcular se/como/quando os efeitos dela poderiam ser observados aqui?
    Parabéns pela matéria e pela coluna!

    1. Anne, obrigado pela mensagem. As estrelas estão a 160 mil anos-luz de distância, o que significa que sua fusão, se acontecer hoje, só será vista por aqui em 160 mil anos. Difícil determinar quanto tempo leva, desse ponto em que a vemos, para a fusão completa. Um dos principais motivos para continuar estudando esse astro é entender isso.

  6. Até chegar ao fim da matéria praticamente afastei minha cogitação inicial, mas a princípio fiquei imaginando se o processo observado já não estaria em curso considerando o lag nas nossas observações, trazendo com isso a possibilidade que os raios gama já tivessem sido disparados na nossa direção…
    Se algo assim estivesse em curso, dobraria meus joelhos e clamaria pela intervenção de Bruce Banner.

  7. Olá Salvador, considerando a distancia da estrela, se acontecesse neste momento a explosão, em quanto tempo sentiríamos os efeitos dos raios gama?

  8. Oi Salvador,
    40 mil Kelvin eh a temperatura? Nao eh um pouco baixa?
    Outra duvida, as estrelas com maior massa vivem por mais tempo? Se isso for verdade, eh correto afirmar que no principio havia muitas estrelas menores e que foram pro saco mais rapido? Para dar tempo de criarem os elementos mais pesados e o nosso sistema ja estar por aqui ha quase 5 bilhoes de anos por exemplo?
    Se nosso sol modesto dura uns 10 bilhoes (ta certo?), o que deu origem ao nosso sistema solar nao pode ter durado mais que 8 bilhoes de anos, considerando que a origem seja logo apos o Big Bang… Nao sei se me expliquei direito…

    1. É a temperatura superficial. A do Sol é pouco mais de 5 mil Kelvin, então 40 mil é bastante! No núcleo, é muito mais quente!
      Estrelas com maior massa vivem MENOS tempo!

      1. Entao o calor que escapa do sol para o espaco sai a essa temperatura, 5 mil Kelvin? Imaginei que seria muito mais para chegar na temperatura ideal na Terra…
        Valeu!
        Abs

        1. Rony, do Sol sai luz. E o que determina a temperatura na Terra é quanta luz chega, bate no solo e se converte em infravermelho (calor) absorvido pela atmosfera.

          2. Ops… Dúvida, Salvador: o que que aquece a Terra não são os raios infravermelhos emitidos pelo Sol? Além da luz visível, temos toda uma gama de frequências invisíveis, inclusive a luz infravermelha, que nossa pele “enxerga”, digo, sente.

          3. Também. Mas a maior parte é a luz visível, que vira infravermelho ao ser rebatida pela superfície da Terra.

  9. Falando sobre tamanho das estrelas, uma vez assisti um vídeo no youtube que mostrava a comparação do tamanho das estrelas. Era assim, começava com a terra, júpiter, sol, ai vinha outras estrelas, e cada vez maiores, que faziam parecer que a nossa Terra seria proporcional a um grão de areia no mundo inteiro. É real isso? Existem estrelas gigantescas como no vídeo?

  10. Tal ocorrência contraria o princípio da impenetrabilidade da matéria. A não ser que os astros em questão sejam na verdade poeiras cósmicas. Mesmo assim nenhum corpo celeste dotado apenas de energia atômica suportaria o agregamento absurdo de outro astro sem ocorrer a consequente instabilidade crítica das supernovas: Eis que estamos no terreno trascendente de revoluções físicas sem a devidas formulações.

    1. As estrelas são bolas de gás… Verdade que em altíssimas temperaturas, seus núcleos são extremamente densos, mas são um gás. Na superfície, já não são tão densas, a interpenetração é possível e é o que está ocorrendo ali.

    2. “Tal ocorrência contraria o princípio da impenetrabilidade da matéria.”
      – Errado. Elas estão se fundindo e já estão se tocando.

      “A não ser que os astros em questão sejam na verdade poeiras cósmicas.”
      – Errado. São estrelas e e seu estado físico é chamado de plasma.

      “Mesmo assim nenhum corpo celeste dotado apenas de energia atômica suportaria o agregamento absurdo de outro astro sem ocorrer a consequente instabilidade crítica das supernovas.”
      – Mas é isso que esta em via de ocorrer. Por isso o interesse.

      “Eis que estamos no terreno trascendente de revoluções físicas sem a devidas formulações.”

      – Errado. O fato de vc não conhecer não quer dizer q não exista as devidas formulações. Existem muitos estudos que utilizam equações extremamente elaboradas que descrevem o fenômeno que esta sendo flagrado.

    3. Interessante a questão levantada. As estrelas estão num equilibrio certo? A pressão interna iguala a força da gravidade de sorte que elas vão viver ainda alguns milhões de anos antes de colapsar diante de suas próprias forças gravitacionais. Então indago se a força de atração entre as estrelas seria o suficiente para fazê-las se fundirem por completo ou ficarão dessa forma compartilhando o tal “envelope” exterior… pq deve haver forças internas (energia que sai do nucleo) em ambas… enfim sou leigo.

      1. Deduziu corretamente. São estrelas de grande massa e num futuro distante iriam colapsar.
        Porém elas estão em processo de fusão, e o tempo que levarão para fundir será menor que o tempo que levariam para colapsar por conta própria.
        O jogo de forças é incrível mas tudo indica que a gravidade vai vencer e a fusão ocorrerá.
        Pela massa resultante logo irá colapsar explodir numa supernova.

        Fascinante né? 🙂

    4. As estrelas são feitas de plasma, estado da matéria em que os núcleos atômicos estão ionizados várias vezes até seus limites de ionização e interagindo a todo instante com outros núcleos, elétrons e outras partículas subatômicas liberando energia a cada interação, fusão ou fissão nuclear tudo de forma aleatória e em escala gigantesca nas estrelas. Uma estrela pode chocar-se com a outra, mas isto certamente causará alguma explosão na fase instável da fusão estelar liberando muito mais energia do que o normal e brilhando tal como uma “nova”. Mas o interessante é observar o que vai acontecer, elas podem formar uma estrela estável ou explodir formando uma “supernova” e subsequente buraco negro.

  11. Acho importante o Salvador e os outros meios de divulgação científica sempre deixarem claro que a imagem do começo não se trata de foto, mas de concepção artística. Sempre existe o pessoal que está se interessando agora, está mais verde, e que vai se perguntar como aquela foto foi “tirada”. Isso sem falar do pessoal mais orêia mesmo… No estágio em que nós estamos, de fotos reais e detalhadas (e gloriosas) da superfície de Plutão, é razoável que alguns leigos venham a ter dúvidas do que é real e do que é ilustração.

    1. Acho que a luz seria branca, como a que chega à Terra do nosso Sol mesmo (e a aparência amarelada é efeito atmosférico). Sobre a existência de planetas, não sabemos. 160 mil anos-luz de distância, man! 🙂

      1. Consegui ver hoje com o Edge. Olhando só a Via Láctea e todas aquelas estrelas, é impossível pensar que não haja vida em outro lugar deste Universo. A probabilidade pode ser baixa, mas o número de casos é altíssimo, ainda mais sabendo que existem uma quantidade comparável de galáxias no Universo todo comparável ao número de estrelas numa galáxia só.
        E uma outra coisa sempre me ocorre quando eu vejo uma foto de um campo de estrelas tão grande: como diria o Mário Cortella, somos o vice-treco do sub-troço, a nossa insignificância diante de uma imensidão de pontos de luz deveria servir para que fossemos mais humildes diante da natureza e de nós mesmos e não pensar que somos especiais e merecedores de alguma ajuda ou consideração especial de algum possível criador, pois se existem tantos seres vivos em outras estrelas, porque o tal criador iria se importar com apenas a raça do vice-treco do sub-troço? Fazendo um paralelo com as espécies extintas que descobrimos aqui neste planeta mesmo, não podemos chegar a conclusão que se houver algum criador, ele não deve se importar nem um pouco com a humanidade? A natureza dá mostras disto todos os dias.

          1. E concordo com você… Nós somos uma bactéria do cocô do mosquito do cocô do cavalo do bandido…

            Como é possível que um único ser, de origem totalmente desconhecida, pode controlar as vidas de todos os seres de um universo desse tamanho? Só os terrestres já seria impossível e eles dizem que um grau de terra não cai da montanha sem uma ordem de Deus para isso… fantasia completamente sem noção…

  14. Olá Salvador,
    Considerando o tempo na ordem de milhões de anos para perceber a evolução destas estrelas, o que garante que, ao inves de uma fusão, não esteja ocorrendo uma divisão?

    1. Rodrigo, basicamente por que não há força conhecida na natureza que possa fazer o papel de antigravidade e levar à divisão.

  15. Salvador, boa tarde! A produção dos átomos mais pesados que o hidrogênio, nessas estrelas mais massivas, ocorre apenas depois que o hidrogênio se esgota ou acontece também ao mesmo tempo? E a produção dos átomos mais pesados que o ferro acontece apenas durante o processo de implosão das super novas? Valeu!

    1. Mateus, os elementos pesados só começam a ser produzidos depois que o hidrogênio se esgota no núcleo estelar, mas ainda tem um monte de hidrogênio no invólucro. E sim, tudo mais pesado que o ferro só aparece na detonação da supernova.

      1. Salvador, me parece que a fusão do ferro consome energia em vez de liberar energia, dai ocorre a super nova e nesta são formados os elementos mais pesado, confirma?

        Outra questão: existe alguma supernova que não deixa rastro nenhum da estrela? Porque eu sempre vejo falar que sempre sobra um núcleo sendo, um buraco negro, etc.

        1. Para fundir ferro, seria preciso mais energia do que o que a reação gera. Portanto, não pode acontecer naturalmente. A fusão é interrompida e leva ao colapso da estrela, com a subsequente detonação. A energia da supernova, no entanto, consegue gerar breves momentos de produção de elementos mais pesados — a destruição da estrela paga o custo energético da operação. Por isso temos elementos mais pesados que o ferro.

          Toda estrela deixa um cadáver, ao que tudo indica.

          1. Poderia existir elementos mais pesados além daqueles que conhecemos.

            Imagino que deve haver um limite, parece que elementos mais pesados são instáveis.

            Mesmo assim, há possibilidade de uma supernova criar elementos, átomos que são desconhecidos por nós?

          2. Como disse no outro comentário, poderia, mas eles logo decairiam para átomos mais familiares.

          3. A primeira frase é um pergunta! kkkk

            Poderia existir elementos mais pesados além daqueles que conhecemos?

          4. Poder, podem — fabricamos novos elementos em laboratório. Mas eles seriam todos instáveis, durando frações de segundo. Nada útil.

  16. Salva, com toda essa massa agregada, não poderia se formar um buraco negro após a detonação da supernova?

    2. Caso seus núcleos se toquem, estão só 12.000.000 de km de distância, aí dará a fusão, dando a transformação em uma imensa estrela, uma hiper nova. Se for essa a alternativa, como o sistema está distante 160.000 anos luz, já deve ter acontecido.

        1. Tá aí a prova definitiva que estamos sendo visitados por ETs. Com certeza um veio pra Terra e abduziu o oswaldo, deixando um clone com cérebro no lugar.

          Única explicação.

          1. O animal, é só saber onde procurar, esqueci por instantes que você não sabe nem onde está seu rabo.

    2. Podem evoluir sem se fundir completamente e gastarão seus combustíveis em 3 a 4 milhões de anos e explodirão em super novas e formarão dois buracos negros que também virão a se fundir. Essa é uma das alternativas.

  18. oooi Salvador…fascinante essa descoberta,parabéns!!!
    Para mim que sou completamente apaixonada pelo sistema so tenho a agradecer por coisas tão magnificas como essa estarem acontecendo.
    Abraços.

  19. Salvador, uma dúvida que me parece, liga tudo desde o evento do big bang.
    Se o Big Bang originou em quantidades significativas hidrogênio e hélio, como explicar a força gravitacional que os atraiu na formação das estrelas. Ao que me parece a influência da gravidade é bem explicada mas sua natureza não. Já se pode explicar a existência dela?

    1. O Big Bang produziu massa (hidrogênio e hélio), e com massa vem a gravidade. Uma coisa decorre da outra.

  20. Boa tarde Salvador!

    Uma dúvida: Sei que existe o zero absoluto, no qual não há interação entre as moléculas. Agora, existe uma temperatura máxima (um limite)?

    Abs.,

  22. Olá Salvador!

    Os cientistas que descobriram a possível estrutura alienígena em torno da estrela irão ter tempo no hubble ou nas antenas de radio afinal?

    Obrigado e parabéns mais uma vez pelo blog!

    1. O Allen Telescope Array, operado pelo SETI Institute, já está “escutando” a estrela. Quanto ao Hubble, improvável que seja usado para esse estudo — ele só é usado para observações pontuais, que não dependem de muito tempo de monitoramento do objeto. Abraço!

  23. Salvador, boa tarde!
    É correto dizer que feixe deste tipo não poderia ser detectado com antecedência suficiente para ter qualquer tipo de reação?

    1. Sim, acredito que seja correto. Ainda que você tenha algo que possa ser visto antes — como a fuga de neutrinos –, a diferença de tempo é tão pequena que nenhum tipo de reação seria possível.

    2. O mais legal do blog são os comentários, chorei de rir com esse!! rsrsrsrsrrs

    7. Oi, Deus. Que deus é você? Zeus? Jeová? Alá? O Sol? A Inteligência Primária? Braman? Olorum? Jahbulon? Oxalá? Jurupari? Tupã? Sat Nam? Shang Ti? Oyagamissama? Cao Dai? Meu Deus do Céu?

    1. Do pó viemos e ao pó voltaremos. Dia que a Terra for pro brejo, viraremos, novamente, poeira de estrelas.

    1. Que eu saiba, seu tamanho é restrito apenas pela quantidade de matéria circundante que pode ser agregada por gravidade.

  28. Olá, Salvador. Leio sempre sua coluna. Parabéns. Uma dúvida que eu tenho, qual é o diâmetro médio desses feixes de raios Gama? Se o centro do feixe estivesse no centro do Sistema Solar, quais planetas seriam afetados pelo raios?

    1. Jorge, tudo depende da distância e de quão estreito é o feixe. Como raios gama são emitidos de bem longe, eu apostaria que o sistema inteiro seria afetado. Mas, para ser honesto, nunca vi essa conta.

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