113: Imagem mais nítida de sempre da estrela mais massiva conhecida no Universo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Aninhada no centro da Nebulosa da Tarântula, na Grande Nuvem de Magalhães, está a maior estrela até agora descoberta. Com a ajuda do instrumento Zorro e o poder do telescópio Gemini South de 8,1 metros no Chile, os astrónomos produziram a imagem mais nítida de sempre desta estrela. Esta nova imagem desafia a nossa compreensão das estrelas mais massivas e sugere que elas podem não ser tão massivas como se pensava anteriormente.
Crédito: Observatório Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA;
reconhecimento – processamento de imagem: T.A. Rector (Universidade do Alaska em Anchorage/NOIRLab da NSF), M. Zamani (NOIRLab da NSF) e D. de Martin (NOIRLab da NSF)

Aproveitando as capacidades do telescópio Gemini South de 8,1 metros no Chile, que faz parte do Observatório Internacional Gemini operado pelo NOIRLab da NSF (National Science Foundation), os astrónomos obtiveram a imagem mais nítida de sempre da estrela R136a1, a estrela mais massiva conhecida no Universo.

A sua investigação, liderada pelo astrónomo Venu M. Kalari do NOIRLab, desafia a nossa compreensão das estrelas mais massivas e sugere que elas podem não ser tão massivas como se pensava anteriormente.

Os astrónomos ainda não compreendem totalmente como as estrelas mais massivas são formadas – aquelas com mais de 100 vezes a massa do Sol. Uma peça particularmente desafiante deste puzzle é a obtenção de observações destas gigantes, que tipicamente habitam nos corações densamente povoados de enxames envoltos em poeira. As estrelas gigantes também “vivem e morrem depressa”, queimando as suas reservas de combustível em apenas alguns milhões de anos.

Em comparação, o nosso Sol está quase a meio da sua vida de 10 mil milhões de anos. A combinação de estrelas densamente agrupadas, vidas relativamente curtas e grandes distâncias astronómicas, torna a distinção individual de estrelas gigantes em enxames um desafio técnico assustador.

Ao empurrar as capacidades do instrumento Zorro no telescópio Gemini South, os astrónomos obtiveram a imagem mais nítida de sempre de R136a1 – a estrela mais massiva conhecida.

Esta estrela colossal faz parte do enxame estelar R136, situado a cerca de 160.000 anos-luz da Terra, no centro da Nebulosa da Tarântula, na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã companheira da Via Láctea.

Observações anteriores sugeriram que R136a1 tinha uma massa algures entre 250 a 320 vezes a massa do Sol. As novas observações Zorro, contudo, indicam que esta estrela gigante pode ter apenas 170 a 230 vezes a massa do Sol. Mesmo como esta estimativa mais baixa, R136a1 ainda se qualifica como a estrela mais massiva conhecida.

Os astrónomos são capazes de estimar a massa de uma estrela comparando o seu brilho e temperatura observados com as previsões teóricas. A imagem mais nítida do instrumento Zorro permitiu ao astrónomo Venu M. Kalari e colegas separarem mais precisamente o brilho de R136a1 das suas companheiras estelares próximas, o que levou a uma estimativa mais baixa do seu brilho e, portanto, da sua massa.

“Os nossos resultados mostram-nos que a estrela mais massiva que conhecemos actualmente não é tão massiva como tínhamos pensado anteriormente”, explicou Kalari, autor principal do artigo científico que anuncia este resultado. “Isto sugere que o limite superior das massas estelares pode ser menor do que se pensava anteriormente”.

Este resultado também tem implicações para a origem dos elementos mais pesados do que o hélio no Universo. Estes elementos são criados durante a morte cataclísmica e explosiva de estrelas com mais de 150 vezes a massa do Sol, em eventos a que os astrónomos referem como super-novas de instabilidade de par.

Se R136a1 for menos massiva do que se pensava anteriormente, o mesmo pode ser verdade para outras estrelas massivas e, consequentemente, as super-novas de instabilidade de par podem ser mais raras do que se esperava.

O enxame de estrelas que hospeda R136a1 foi anteriormente observado por astrónomos que utilizavam o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e uma variedade de telescópios terrestres, mas nenhum destes telescópios conseguia obter imagens suficientemente detalhadas para discernir todos os membros estelares individuais do enxame próximo.

O instrumento Zorro do Gemini South conseguiu ultrapassar a resolução de observações anteriores utilizando uma técnica conhecida como “speckle imaging”, que permite aos astrónomos ultrapassar grande parte do efeito de desfoque da atmosfera da Terra.

Ao tirar muitas milhares de imagens de curta exposição de um objecto brilhante e ao processar cuidadosamente os dados, é possível cancelar quase toda a desfocagem atmosférica.

Esta abordagem, bem como a utilização de óptica adaptativa, pode aumentar drasticamente a resolução dos telescópios terrestres, tal como demonstrado pelas novas e nítidas observações de R136a1 pela equipa do instrumento Zorro.

“Este resultado mostra que, dadas as condições certas, um telescópio de 8,1 metros empurrado para os seus limites pode rivalizar não só com o Telescópio Espacial Hubble quando se trata de resolução angular, mas também com o Telescópio Espacial James Webb”, comentou Ricardo Salinas, co-autor do artigo científico e cientista do instrumento Zorro. “Esta observação empurra o limite do que é considerado possível utilizando a técnica de ‘imaging speckle'”.

“Começámos este trabalho como uma observação exploratória para ver quão bem o Zorro podia observar este tipo de objectos”, concluiu Kalari. “Embora exijamos cautela na interpretação dos nossos resultados, as nossas observações indicam que as estrelas mais massivas podem não ser tão massivas como outrora se pensava”.

O Zorro e o seu gémeo idêntico ‘Alopeke são instrumentos de imagem montados nos telescópios Gemini South e North, respectivamente. Os seus nomes são as palavras havaianas e espanholas para “raposa” e representam as localizações respectivas dos telescópios em Maunakea, Hawaii, e em Cerro Pachón no Chile.

Estes instrumentos fazem parte do Programa de Instrumentos Visitantes do Observatório Gemini, que permite nova ciência ao acomodar instrumentos inovadores e ao permitir uma investigação excitante.

“O Gemini South continua a melhorar a nossa compreensão do Universo, transformando a astronomia tal como a conhecemos. Esta descoberta é mais um exemplo dos feitos científicos que podemos realizar quando combinamos colaboração internacional, infra-estruturas de classe mundial e uma excelente equipa”, disse Martin Still, oficial do programa Gemini da NSF.

Astronomia On-line
23 de Agosto de 2022