Pesquisadores observaram, pela primeira vez, diretamente uma estrela orbitando muito perto de uma estrela gigante em fim de vida. Esta descoberta traz a primeira evidência conclusiva de que tais companheiros existem de fato e que descrevem uma órbita perfeitamente circular em torno de sua estrela hospedeira.
Ilustração gerada por IA de um sistema binário de estrelas (crédito: Mats Esseldeurs)
No final de seu ciclo de vida, estrelas como o nosso Sol se transformam em gigantes vermelhas pulsantes que expulsam enormes quantidades de gás e poeira. Ao fazer isso, elas contribuem para a criação e dispersão de novos elementos químicos no Universo, tornando-se o motor do "ciclo cósmico". Esta etapa final da evolução estelar ainda é parcialmente compreendida.
Uma questão essencial permanece: como uma estrela companheira próxima influencia a perda de massa e a evolução da gigante? Escondidos por um ambiente denso e empoeirado, esses companheiros há muito escapavam da detecção. Graças a novas observações, os cientistas agora descobriram um desses companheiros e revelaram a maneira como ele se move ao redor da estrela gigante.
O estudo enfoca π¹ Gruis, uma estrela gigante envelhecendo mais de 7.000 vezes mais luminosa que o nosso Sol. Esta estrela ejeta grandes quantidades de gás e poeira no espaço através de um vento estelar poderoso. Indícios indiretos sugeriam há muito tempo a presença de uma estrela companheira próxima, mas esta permanecia oculta pelo ambiente empoeirado e pela forte turbulência ao redor da gigante.
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As estrelas gigantes são difíceis de observar. Seu ambiente é tão turbulento e empoeirado que até mesmo as estrelas companheiras próximas se tornam praticamente invisíveis", explica Mats Esseldeurs, doutorando em coorientação entre a KU Leuven e o CEA-Paris Saclay. "
Graças a novas técnicas, pudemos seguir diretamente seu movimento pela primeira vez."
Imagens do sistema estelar π¹ Gru, obtidas com o observatório ALMA em julho de 2019 e outubro de 2023. A gigante vermelha envelhecida e em expansão é marcada por uma cruz branca, e sua estrela companheira por uma cruz cinza. As elipses laranja e amarela na parte inferior indicam a resolução (ou “nitidez”) das observações do ALMA em 2019 e 2023. As cores nas imagens representam a intensidade do sinal detectado. O telescópio ALMA penetra a poeira
A equipe usou o telescópio ALMA no Chile, uma rede de 66 radiotelescópios ideal para imagear detalhadamente as estruturas de gás e poeira. π¹ Gruis foi observada em 2019 e novamente em 2023. Essas medidas repetidas permitiram que os cientistas confirmassem, pela primeira vez, a presença de uma estrela companheira se movendo em uma órbita quase perfeitamente circular ao redor da gigante.
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É como se pudéssemos assistir ao vivo à dança de duas estrelas", explica a professora Leen Decin, astrônoma da KU Leuven. "
Esta observação direta muda tudo. Até agora, só podíamos suspeitar da existência de um companheiro; agora, vemos realmente ele orbitar ao redor da gigante."
Trajetória da gigante vermelha evoluída e de seu companheiro, projetada no plano do céu. A trajetória da gigante (= M1) é representada por uma linha branca tracejada, e a de seu companheiro por uma linha pontilhada. O tempo progride da direita para a esquerda, conforme indicado no topo (em anos). As oscilações relativas das duas trajetórias são devidas ao movimento orbital. Os dados de observação aparecem em cores e agrupam medições das missões espaciais Hipparcos e Gaia, bem como do telescópio terrestre ALMA no Chile. Novas perspectivas sobre estrelas evoluídas
O resultado é surpreendente: a teoria previa uma órbita elíptica para a estrela companheira, mas observamos uma órbita quase perfeitamente circular. Isso indica que a órbita evolui mais rapidamente do que se pensava devido à ação combinada da perda de massa da estrela gigante e das interações de maré com seu companheiro.
Este resultado exige ajustes nos modelos existentes que descrevem a última fase de vida das gigantes acompanhadas. "
Nosso Sol um dia passará por uma etapa semelhante", acrescenta Mats Esseldeurs. "
Compreender como as estrelas companheiras próximas se comportam nessas condições nos ajuda a prever melhor o que acontecerá com os planetas ao redor do Sol, e como o companheiro influencia a evolução da própria gigante."
Fonte: CEA IRFU