NSF/AUI/NRAO da NSF/B. Saxton
Gás amoníaco a cair no disco de acreção que alimenta a estrela HW2 na região de formação estelar Cefeu A.
Astrónomos revelaram pela primeira vez o enorme fluxo de gás perto de uma estrela massiva, em formação, que permite o seu rápido crescimento.
Usando o VLA (Very Large Array), os astrónomos revelaram pela primeira vez o enorme fluxo de gás perto de uma estrela massiva, em formação, que permite o seu rápido crescimento.
Ao observar a jovem estrela HW2 em Cefeu A, localizada a 2300 anos-luz da Terra, os investigadores resolveram a estrutura e a dinâmica de um disco de acreção que alimenta esta estrela massiva com material.
Esta descoberta lança luz sobre uma questão central da astrofísica: como é que as estrelas massivas, que muitas vezes terminam as suas vidas como supernovas, acumulam a sua imensa massa?
Cefeu A é o segundo local de formação de estrelas massivas mais próximo da Terra, o que o torna um laboratório ideal para estudar estes processos complexos.
A equipa de investigação utilizou o amoníaco (NH3), uma molécula que se encontra habitualmente nas nuvens de gás interestelar e que é muito utilizada industrialmente na Terra, como marcador para mapear a dinâmica do gás em torno da estrela.
As observações revelaram um anel denso de amoníaco gasoso quente que se estende por 200 a 700 unidades astronómicas (UA) em torno de HW2. Esta estrutura foi identificada como parte de um disco de acreção – uma característica chave nas teorias de formação estelar.
O estudo descobriu que o gás dentro deste disco está tanto a colapsar para dentro como a girar em torno da jovem estrela.
De forma notável, o ritmo de queda de material para HW2 foi medida em dois milésimos de uma massa solar por ano – uma das taxas mais elevadas alguma vez observadas para uma estrela massiva em formação.
Estas descobertas confirmam que os discos de acreção podem sustentar tais ritmos extremos de transferência de massa, mesmo quando a estrela central já cresceu até 16 vezes a massa do nosso Sol.
“As nossas observações fornecem evidências diretas de que as estrelas massivas podem formar-se através de acreção mediada pelo disco até dezenas de massas solares“, disse o Dr. Alberto Sanna, autor principal do estudo. “A sensibilidade radioelétrica sem paralelo do VLA da NSF permitiu-nos resolver características em escalas da ordem de apenas 100 UA, fornecendo uma visão sem precedentes deste processo”.
A equipa também comparou as suas observações com as simulações mais avançadas de formação de estrelas massivas. “Os resultados estão muito próximos das previsões teóricas, mostrando que o amoníaco perto de HW2 está a colapsar quase a velocidades de queda livre enquanto gira a velocidades sub-Keplerianas – um equilíbrio ditado pela gravidade e pelas forças centrífugas”, disse o professor André Oliva, que realizou as simulações detalhadas.
Curiosamente, o estudo revelou assimetrias na estrutura e turbulência do disco, sugerindo que correntes externas de gás – conhecidas como “serpentinas” – podem estar a enviar material fresco para um dos lados do disco.
Tais correntes foram observadas noutras regiões de formação estelar e podem desempenhar um papel crucial na reposição dos discos de acreção em torno de estrelas massivas.
Esta descoberta resolve décadas de debate sobre se HW2, e as protoestrelas de igual modo, podem formar discos de acreção capazes de sustentar o seu rápido crescimento. Também reforça a ideia de que mecanismos físicos semelhantes governam a formação de estrelas numa vasta gama de massas.
“HW2 é conhecida há mais de 40 anos e continua a inspirar as novas gerações de astrónomos”, disse o professor José María Torrelles, que realizou algumas observações fundamentais de HW2 no final dos anos 90.
As descobertas foram possíveis graças às observações de alta sensibilidade do VLA realizadas em comprimentos de onda centimétricos em 2019. Os investigadores visaram transições específicas do amoníaco que são excitadas a temperaturas superiores a 100 K, o que lhes permitiu detetar gás denso e quente perto de HW2.
“Estes resultados destacam o poder da interferometria rádio para sondar os processos ocultos por detrás da formação dos objetos mais influentes na nossa Galáxia”, disse o Dr. Todd Hunter do NRAO, “e, dentro de dez anos, a próxima versão atualizada do VLA tornará possível estudar o amoníaco circunestelar a escalas do nosso Sistema Solar”.
Este trabalho não só faz avançar a nossa compreensão de como as estrelas massivas se formam, mas também tem implicações para questões mais vastas sobre a evolução das galáxias e o enriquecimento químico no Universo. As estrelas massivas desempenham um papel fundamental como motores cósmicos, impulsionando ventos e explosões que alimentam as galáxias com elementos pesados.
