TOMO VIII - GRUPOS ESTELARES

A partir deste tomo, não trataremos mai as estrelas individualmente mas seus agrupamentos, desde os mais simples ate suas maiores configurações.

Estrelas Binárias

Em nossa galáxia e normal as estrelas andarem em duplas ou mais, poucas são as que andam sozinhas. Em uma estrela binária os dois componentes giram em torno de um centro gravitacional comum, e sua rotação pode durar de alguns minutos a um milhão de anos.

A estrela mais brilhante é chamada de primária, enquanto a estrela menos brilhante é chamada de estrela companheira ou secundária. Geralmente são muito próximos os componentes, fazendo-se supor que fosse uma estrela variável como um pulsar e não um sistema duplo de estrelas. Mas muitos podem ser visualmente identificados ou pela distancia ou pela disparidade dos membros (caso Siriús A e Siriús B).

Como na nossa galáxia à ainda muitas nebulosas com grande concentração de matéria estes berçários naturais geram muitas estrelas ao mesmo tempo e por isso mesmo são comuns os sistemas múltiplos estelares.

Se as componentes de um sistema binário estelar estão suficientemente próximas uma da outra, as estrelas podem mutuamente distorcer gravitacionalmente a atmosfera da sua companheira.

Em alguns casos, pode haver transferência gravitacional de material de uma estrela para outra, fazendo com que estrelas de sistemas binários atinjam estágios da evolução estelar em um curto espaço de tempo, o que seria inviável onde a estrela é solitária.

Quando a companheira é uma anã Branca, e esta próxima o suficiente, ela por ter sua ação gravitacional mais intensa ira sugar jatos de matérias da companheira e agregá-las a sua massa. A dupla ira girar muito rápido, algo em torno de 5 horas para a volta completa ao redor do eixo gravitacional comum. Os gases sugados se encontram a uma temperatura de 20 000 ºC em uma espiral de 700 000 km de largura da estrela maior até a anã branca.

Quando a estrela  anã branca atingir uma massa de 40% maior que a do Sol, ela se tornara instável e gerara uma explosão catastrófica que destrói o sistema binário e seus planetas, conhecida como supernova do tipo 01. Este é o destino de mais da metade das estrelas de nossa galáxia.

 As supernovas não são ainda um fenômeno de fácil observação, ocorre atualmente em cada galáxia cerca de duas vezes por século.

Supernova do tipo 01

Sistemas estelares múltiplos

Sistemas estelares múltiplos são sistemas compostos por mais de duas estrelas. Os com três estrelas são denominados triplos; com quatro, quádruplos; com cinco, quíntuplos, e assim sucessivamente. Estes sistemas são menores do que os chamados clusters, grupos de estrelas compostos em torno por 100 a 1.000 estrelas.

Em teoria, compreender um sistema estelar múltiplo é mais difícil do que compreender um sistema binário, já que a dinâmica do sistema pode ser aparentemente caótica, e inicialmente não se sabe o número exato de corpos celestes envolvidos.

Sistemas hierárquicos

  A instabilidade não ocorre em sistemas denominados hierárquicos.  Em um sistema hierárquico as estrelas pertencentes ao conjunto se encontram divididas em dois ou mais sub-grupos e os sub-grupos orbitam em torno de um centro gravitacional comum.

Devido à mencionada instabilidade, sistemas estelares triplos geralmente são hierárquicos: duas estrelas em um sistema binário formando um sistema triplo com uma companheira mais distante. O sistema estelar Castor (Alpha Geminorum), por exemplo, constituído por seis estrelas, consiste em duas estrelas binárias distantes orbitando dois pares de binárias mais próximos.

Um amanhecer hipotético com um sistema binário orbitando ao redor uma terceira estrela.

  

Sistema estelar superdenso

O sistema estelar atípico é composto pelo pulsar PSR J0337+1715 superdenso e duas anãs brancas, todos embalados dentro de um espaço menor do que a órbita da Terra em torno do Sol.

A proximidade das estrelas, combinada com a sua natureza, está permitindo que os astrônomos investiguem um dos principais problemas pendentes da física fundamental – a verdadeira natureza da gravidade.

PSR J0337 1715 é uma estrela de nêutrons incomum localizada a cerca de 4.200 anos-luz da Terra e girando cerca de 366 vezes por segundo.

Esses estrelas de nêutrons que giram rapidamente são chamadas de pulsares de milissegundo, e podem ser usadas pelos astrônomos como ferramentas precisas para estudar uma variedade de fenômenos, incluindo a procura pelas ondas gravitacionais.

Observações subsequentes mostraram que PSR J0337 1715 está em uma órbita estreita com uma estrela anã branca, e que o par está em órbita com outra anã branca um pouco mais distante.

Registrando com precisão os pulsos do pulsar, a equipe foi capaz de calcular a geometria do sistema e as massas das estrelas com uma precisão sem precedentes.

Quando uma enorme estrela explode como uma supernova e seus restos colapsam em uma estrela de nêutrons superdensa, um pouco de sua massa é convertida em energia de ligação gravitacional que mantém as estrelas densas juntas. O Princípio da Equivalência Forte diz que esta energia de ligação ainda vai reagir gravitacionalmente, como se fosse massa. Praticamente todas as alternativas à Relatividade Geral sustentam que ela não vai.

De acordo com o princípio da equivalência forte, o efeito gravitacional da anã branca exterior seria idêntico tanto para a anã branca interior quanto para o pulsar PSR J0337. Se o princípio for inválido de acordo com as condições deste sistema, o efeito gravitacional da estrela exterior sobre a anã branca interior e o pulsar seria um pouco diferente. Cronometrar as pulsações do pulsar facilmente mostraria isso.

 Sistemas estelares instáveis

Dependendo de sua configuração, um sistema múltiplo pode ser instável, já que uma estrela, devido ao excesso de aproximação com uma de suas companheiras, pode receber uma aceleração que a faça ser ejetada do sistema, bem como colisões estre as estrelas do grupamento sendo mais comuns que as de estrelas solitárias. Como veremos estes sistemas de estrelas podem ser verificados com freqüência em aglomerados estelares tanto aberto quanto globulares, mas menos frequentes em casos isolados de agrupamentos estelares de pequeno porte.

  

AGLOMERADOS ESTELARES

São junções de estrelas novas ou antigas, oriundas da mesma nebulosa mãe. São conhecidos os aglomerados como abertos e globulares.

 Aglomerados estelares abertos

Estrelas azuis novas em formação

Os aglomerados abertos são constituídos de centenas de estrelas novas e em formação frutos de uma grande nebulosa, e que se deslocam mais comumente em separado uma das outras, mas não deixando também como em sistemas binários ou mais. Pode-se dizer que todas têm a mesma idade e origem em comum. São particularmente encontrados nos braços espiralados nas regiões do núcleo galáctico.

NGC 2244, é um exemplo de aglomerado estelar aberto situado na nebulosa Roseta. Inclui múltiplas estrelas azuis jovens, muito quentes, que geram grande quantidade de radiação e fortes ventos estelares.

Aglomerados Globulares

Comparado aos braços espiralados da Via láctea, que dificilmente ocorrem colisões estelares, algo em torno de 01 em 01 bilhão de chances, os aglomerados parecem uma corrida de demolição estelar. Possuem uma densidade de um milhão de vezes maior que qualquer outro lugar da nossa galáxia. 

Na Via Láctea todas as estrelas andam basicamente na mesma direção, no aglomerado globular não há movimento organizado, se movimentando ao redor do centro gravitacional em orbitas alinhadas em varias direções. Umas estrelas podem ir num sentido e ter outra(s) no mesmo caminho só que em direção oposta. Nesta situação caótica, temos uma colisão a cada 10 000 anos o que é muito elevado em termos comparativos no nosso universo.

M31

 Os aglomerados globulares são constituídos de estrelas densamente amontoadas com até um milhão de estrelas, grupos aparentemente esféricos antigos originários da mesma nuvem formadora.

Geralmente localizam-se longe do plano galáctico e, às vezes, muito além disso, no distante espaço intergaláctico.O tamanho médio aproximado de um aglomerado globular é de 100 anos-luz. A grande maioria desses aglomerados se formaram há mais ou menos 13 bilhões de anos e possuem portanto algumas das estrelas mais velhas já catalogadas. Lá existe uma grande quantidade de anãs vermelhas, que possuem pouca variedade de elementos pesados, pois foram formadas pelas explosões das hipernovas primordiais. Há alguns poucos aglomerados globulares brilhantes, como Ômega de Centauro e M13, aparecendo como formas estranhas a olho nu.

  M13

Se vivêssemos em um planeta situado num aglomerado globular não existiria noite, tamanho é o brilho e o número de estrelas próximas uma das outras que existem nesse tipo de aglomerado.

Omega de Centauro

 Aglomerado M53

M53

Se o nosso Sol fosse parte do M53, o nosso céu noturno brilharia como uma caixa de 

jóias de estrelas brilhantes. O M53, também conhecido como NGC 5024, é um dos 250 aglomerados globulares que existem na nossa galáxia.

O M53 é visível com binóculos na direção da constelação Cabelo de Berenice (Coma Berenice) e contém mais de 250.000 estrelas e é considerado um dos aglomerados localizados mais distante do centro da nossa galáxia.

COLISÕES ESTELARES

Bem como estrelas na fase final de suas vidas, as colisões também criam fenômenos energéticos consideráveis. Na sua maioria, as colisões são de carácter destrutivo para os envolvidos e regiões vizinhas. Mas recentemente descoberto ao avistar estrelas incomuns fora de nossa galáxia podemos constatar que algumas colisões não chegam a destruir o sistema estelar ma sim a gerar uma nova estrela.

Colisões tipicas

No caso de colisões estelares entre estrelas tidas convencionais com estrelas de nêutrons ou anãs brancas com maior massa, a história também é de destruição. 

A estrela convencional teria primeiramente sua forma alterada pela presença da estrela supermassiva se aproximando, ficaria ovalada e depois formaria um cone de matéria em direção da invasora. 

Quando finalmente elas se encontram, ao penetrar nas camadas da estrela maior a supermassiva gera uma onda enorme de choque através de toda a massa estelar, produzindo energia termonuclear suficiente para gerar uma explosão que destruiria o sistema sendo que o evento duraria pouco mais de uma hora.

 

Colisões de estrelas de Nêutrons

Das colisões mais espetaculares, esta a de duas estrelas de nêutrons.

Geralmente quando em dupla elas são unidas girando uma ao redor da outra. Ao realizar o movimento de se circularem, centenas ou milhares de vezes por segundo, acabam alterando o tempo e o espaço a sua volta, criando ondas de energia, muito fortes. 

 A energia despendida aproxima mais as estrelas de nêutrons que já estarão girando a velocidades próximas a da luz. Embora a colisão final dure apenas uma fração de segundo, ela libera mais energia do que o Sol em toda a sua existência assim o fará.