Descobertas dezenas de estrelas gigantes a fugir da Via Láctea

A Via Láctea não consegue reter todas as suas estrelas. Algumas são ejetadas para o espaço intergaláctico, embarcando numa jornada incerta.

Uma equipa de astrónomos analisou mais de perto as estrelas fugitivas mais massivas para compreender como são ejetadas.

Quando observam um campo de estrelas na Via Láctea, os astrónomos medem a distribuição da velocidade. A distribuição global da velocidade da população estelar reflete a rotação da galáxia. Uma estrela que não está em harmonia com a rotação da galáxia chama a atenção dos astrónomos.

Uma equipa, a trabalhar com dois catálogos de estrelas massivas, descobriu um grupo de estrelas a mover-se de forma diferente da galáxia. São estrelas fugitivas a caminho de sair da galáxia.

Os novos achados estão num artigo intitulado “Galactic runaway O and Be stars found using Gaia DR3”, que será publicado na revista Astronomy and Astrophysics. A autora principal é Mar Carretero Castrillo, investigadora pós-graduada no Departamento de Física Quântica e Astrofísica, Instituto de Ciências do Cosmos, Universidade de Barcelona.

Castrillo e os seus colegas basearam o seu trabalho em dois catálogos estelares: o Galactic O-Star Catalog (GOSC) e o Be Star Spectra (BeSS), que são catálogos de diferentes tipos de estrelas massivas: estrelas tipo O e tipo Be, e os seus subtipos.

Os investigadores também utilizaram dados da Gaia, a poderosa nave de medição estelar da ESA. A Gaia emprega astrometria para medir posições, distâncias e movimentos de mil milhões de estrelas, revolucionando a astronomia com dados precisos e robustos.

Não se sabe quantas estrelas fugitivas estão a deixar a nossa galáxia, mas os astrónomos continuam a encontrar mais. Algumas estimativas apontam para 10 milhões de estrelas fugitivas da Via Láctea, mas pode depender do mecanismo que as impulsiona, algo ainda não totalmente compreendido pelos astrofísicos.

Este estudo visa esclarecer o fenómeno das estrelas fugitivas, focando nas estrelas massivas.

“Uma fração relevante de estrelas massivas são estrelas fugitivas. Estas estrelas movem-se com uma velocidade peculiar significativa em relação ao seu ambiente”, explicam os autores, que procuraram descobrir e caracterizar as estrelas massivas e de tipo inicial fugitivas nos catálogos, examinando os dados da Gaia.

“As estrelas OB de tipo inicial massivo são as mais luminosas da Via Láctea”, explicam. Estas estrelas não são apenas massivas e jovens, mas também extremamente quentes, formando-se em grupos organizados de forma frouxa chamados associações OB. Devido à sua juventude e calor, não duram muito. São importantes na astronomia por serem massivas, energéticas e muitas explodem como supernovas.

A equipa cruzou os dados da Gaia com os catálogos GOSC e BeSS, encontrando 417 estrelas tipo O e 1335 estrelas tipo Be presentes tanto na Gaia quanto nos catálogos. Entre estas, descobriram 106 estrelas tipo O fugitivas, o que representa 25,4% das estrelas no catálogo GOSC. 42 são recém-identificadas.

Encontraram 69 estrelas tipo Be fugitivas, representando 5,2% das estrelas no catálogo de estrelas tipo Be. 47 destas são recém-identificadas. No geral, as estrelas tipo O movem-se mais rápido do que as estrelas tipo Be.

Por que as estrelas massivas compõem uma proporção tão alta de estrelas fugitivas? Há duas teorias concorrentes que tentam explicar as estrelas fugitivas, ambas envolvendo estrelas massivas. Uma é o cenário de ejeção dinâmica (DES) e a outra é o cenário de supernova binária (BSS).

As estrelas OB muitas vezes formam pares binários. No BSS, uma estrela explode como supernova e a explosão impulsiona a outra estrela. Se a situação for adequada, a estrela sobrevivente recebe energia suficiente na direção certa para escapar da sua ligação com o parceiro, agora uma estrela de neutrões ou um buraco negro, e também da gravidade da Via Láctea. Se isso acontecer, inicia a sua longa jornada pelo espaço intergaláctico.

No DES, não há explosão dramática de supernova. Em vez disso, uma estrela numa região densamente povoada sofre interações gravitacionais com outras estrelas. Encontros entre estrelas binárias e simples podem produzir fugitivas, assim como encontros entre dois pares binários. As associações OB, onde as estrelas tipo O e B tendem a formar-se, são ambientes densos que podem desencadear estrelas fugitivas. Como a maioria destas estrelas é massiva, a maioria das estrelas fugitivas também o é.

Os cientistas têm debatido sobre os dois cenários há décadas. Ambos podem produzir estrelas com velocidade suficiente para escapar da galáxia. Ao estudar a sua amostra de 175 estrelas fugitivas, os investigadores descobriram que os seus dados favorecem uma explicação em detrimento da outra.

“Os percentuais mais altos e as velocidades mais elevadas encontradas para as estrelas tipo O em comparação com as estrelas tipo Be sublinham que o cenário de ejeção dinâmica é mais provável do que o cenário de supernova binária”, escrevem.

As percentagens de tipos espectrais representados em estrelas fugitivas ajudam a explicar esta conclusão. 25% das estrelas tipo O na amostra são fugitivas versus 5% das estrelas tipo Be. Outros estudos apresentaram números diferentes, mas, como os autores apontam, “há concordância no sentido de que a percentagem de estrelas tipo O fugitivas é significativamente maior do que para estrelas B ou Be”.

Pesquisas anteriores mostram que as estrelas tipo O fugitivas têm velocidades mais altas do que as estrelas B e Be. Pesquisas anteriores também mostram que a ejeção dinâmica muitas vezes resulta em fugitivas mais rápidas e massivas do que o cenário de supernova binária. “As estrelas GOSC-Gaia DR3 têm velocidades mais elevadas em geral do que aquelas em BeSS-Gaia DR3”, explicam os autores, o que está alinhado com pesquisas anteriores.

“Isto reforça a dominância do cenário DES em detrimento do BSS”, concluem.