A maioria das estrelas da Via Láctea - como o nosso próprio Sol - movimenta-se em órbitas quase circulares de milhões de anos, imperturbáveis pelo super-enorme buraco negro (SMBH) no meio da galáxia. Mas, na Via Láctea, as estrelas centrais podem exibir movimentos extraordinariamente frenéticos e altamente excêntricos. As pessoas mais próximas da SMBH passam a maior parte do tempo perto do afélio - bem longe do seu horizonte de eventos. Mas o aperto gravitacional incansável da SMBH logo os atrai para dentro novamente em direção ao periélio. Como essas estrelas perdem o pé no poço de gravidade da SMBH, elas aceleram rapidamente - apenas escapando à dissolução total devido ao seu momento angular orbital extremamente alto.
Essas “estrelas-S” foram identificadas pela primeira vez por duas equipes independentes de astrônomos (uma liderada por Reinhard Genzel no Instituto Max Planck em Garching, Alemanha e a outra por Andrea Ghez na UCLA) em 2002. Devido às altas concentrações de gás e poeira que envolvia o núcleo galáctico, as equipes tiveram que detectar essas fontes altamente móveis usando luz infravermelha. Ao procurar mudanças nos espectros das estrelas e determinar com que rapidez elas se moviam em relação a outros objetos, órbitas precisas podiam ser obtidas. Nos três anos desde sua descoberta, uma estrela S (S2) quase terminou uma órbita completa da SMBH da Via Láctea.
Mas há algo muito peculiar nas estrelas-S. Com base nos modelos atuais de evolução estelar, essas estrelas devem ser muito antigas - mas de alguma forma conseguiram manter todas as características da juventude.
Os astrônomos teóricos Melvyn Davies, do Observatório de Lund, na Suécia, e Andrew King, da Universidade de Leicester, Reino Unido, têm uma resposta: “Nossa imagem explica simultaneamente por que as estrelas S têm órbitas estreitamente ligadas e o esgotamento observado de gigantes vermelhos no centro. da galáxia. " A maioria das estrelas vistas ao nosso redor (fora da Via Láctea Central) compreende bem os ciclos de vida. Essas estrelas passam por uma "sequência principal" de desenvolvimento - originando-se como corpos grandes e de baixa temperatura, com fornos de fusão central fumegantes e terminando como pequenas anãs brancas irradiando "calor" como luz visível, enquanto relaxam silenciosamente no crepúsculo de suas carreiras celestes.
O destino de uma estrela é determinado principalmente por sua massa. Estrelas super-massivas (até 150 sóis) vivem vidas muito rápidas e sobrevivem por apenas cinquenta mil anos. Durante a juventude, essas estrelas exultam como gigantes azuis brilhantes, com temperaturas de superfície de até 30.000 graus C. Enquanto isso, estrelas mais modestas, como o Sol, vivem muito mais tempo, brilhando com temperatura por 5 a 15 bilhões de anos a temperaturas superficiais mais baixas (5.000 - 10.000 graus). C) Dentro de todas as estrelas, os fornos nucleares fornecem a energia necessária para criar luz visível. À medida que uma estrela amadurece, seu forno nuclear cresce na área da superfície e emite mais e mais radiação. Em um certo ponto, a pressão de radiação do núcleo se torna tão intensa que a atmosfera externa da estrela incha muitas vezes. Esse envelope gasoso difuso a baixa temperatura informa aos astrônomos que uma estrela está bem avançada na idade e está chegando ao fim de seu ciclo de vida.
Mas não existem tais "gigantes vermelhos" entre as estrelas-S na Via Láctea Central.
Todas as estrelas nascem em aglomerados e formam associações. Isso deve incluir estrelas S perto da SMBH. Aglomerados de estrelas precipitam como um grupo de grandes regiões de poeira nebular e gás primordial. Embora as estrelas do aglomerado estejam unidas gravitacionalmente, as forças das marés do centro da galáxia podem destruí-las ao longo de milhões de anos. Estrelas individuais dentro de tais aglomerados espiralam para dentro em direção ao núcleo da galáxia. À medida que isso ocorre, essas estrelas devem envelhecer para se tornarem "estrelas dentro de estrelas" - núcleos estelares azuis altamente radiantes, envoltos por envelopes gigantes vermelhos e gasosos imensamente inchados. Em seu artigo “As Estrelas do Centro Galáctico” (publicado em 21 de março de 2005), os autores continuam dizendo: “As estrelas S orbitam em uma região onde as forças das marés do buraco negro supermassivo central impedem a formação de estrelas”.
De acordo com o pensamento astronômico atual, as estrelas S também devem se formar em aglomerados, e esses aglomerados devem se originar bem longe das forças de maré próximas ao núcleo da galáxia. É possível, é claro, que as estrelas S tenham um ciclo de nascimento diferente das outras estrelas. Uma idéia explorada pelos teóricos é que as estrelas-S centrais se formam como resultado de colisões recentes entre nuvens moleculares densas perto da Via Láctea Central. Outra noção é que eles podem ser girados para fora do disco de acúmulo que envolve o próprio SMBH. Para explicar sua luminosidade e altas temperaturas (30K graus C), as estrelas S devem ter massas intermediárias (~ 10 solares) e viver ciclos de vida relativamente curtos (~ 10 Myrs). Devido a essas restrições, as estrelas-S centrais devem ser relativamente jovens e novas devem se formar constantemente.
“Uma imagem alternativa plausível é que as estrelas S resultam do afundamento de grandes aglomerados estelares em direção ao buraco negro por atrito dinâmico. No entanto, as marés perturbam esses aglomerados a distâncias muito mais distantes do que a região das estrelas S observadas. Fornecer as estrelas S requer espalhamento em órbitas radiais próximas por interações gravitacionais com outras estrelas. No entanto, esse processo ocorre em uma escala de tempo que excederia consideravelmente o tempo de vida da sequência principal de tais estrelas das temperaturas observadas. ” escreve o par.
Efetivamente, as estrelas-S centrais devem ser muito jovens e entregues na região da SMBH por algum mecanismo desconhecido, ou devem ser muito mais antigas do que se pensava e, de alguma forma, tornar-se “jovens” ao interagir com o buraco negro e seus arredores imediatos. Poderia haver uma “fonte de juventude estelar” no centro da Galáxia da Via Láctea?
"As estrelas decapadas resolvem o problema do nascimento.", Afirmam os autores. "... as únicas estrelas potencialmente identificáveis como gigantes vermelhos do Galactic Center perdem seus envelopes e se transformam em estrelas S". As estrelas-S do núcleo passaram por um processo de nascimento e maturação em cluster semelhante ao nosso Sol. Como elas podem ser menos massivas do que se pensava (~ 1-4 massas solares), elas tiveram mais tempo para avançar em direção ao núcleo.
Impulsionados pela dispersão gravitacional de estrelas mais massivas, esses gigantes vermelhos envelhecidos recebem um "lifting facial" cósmico - à medida que as forças das marés dos buracos negros retiram suas mortalhas externas para se juntar a outros gases que abastecem a própria SMBH. Devido à longevidade maior do que se pensava, essas estrelas de menor massa tiveram tempo suficiente para chegar ao núcleo galáctico a partir de aglomerados mais distantes. O fato de terem perdido suas mortalhas explica seu brilho relativo, altas temperaturas e aparente juventude.
Nosso próprio Sol tem esse futuro diante dele?
Segundo Melvyn Davies, "Não, o sol não sofrerá o mesmo destino. Estamos muito longe do centro galáctico. Estamos a cerca de 30000 anos-luz do buraco negro; as estrelas espalhadas chegaram muito mais perto, certamente não além de 3000 anos-luz. ” O professor Andrew King acrescenta: “O Sol não tem um companheiro próximo que possa perturbar sua evolução normal. Então, eventualmente, se tornará um gigante vermelho e evoluirá para uma anã branca comum. ”
Bem, parece que não há fonte de juventude no centro da galáxia para Sol, afinal.
Escrito por Jeff Barbour
