Estrelas supergigantes B[e] (sgB[e]) são enigmas cósmicos, colossos extremamente raros cujos caminhos evolutivos permanecem enshrouded em mistério. Esses astros, caracterizados por intensas linhas de emissão de Balmer e um excesso infravermelho que sugere arredores ricos em poeira, representam fases transitórias e fugazes na vida de estrelas massivas. Apenas algumas foram confirmadas em nossa galáxia, a Via Láctea, tornando-as excepcionalmente valiosas para desvendar os segredos da evolução estelar.
Índice
Uma Investigação em Raios-X
Wd1-9, aninhada no denso aglomerado estelar Westerlund 1, é uma das poucas estrelas sgB[e] descobertas dentro de um aglomerado. Esta localização oferece uma vantagem crucial: a capacidade de contextualizar sua evolução em relação às suas irmãs, nascidas sob as mesmas condições. Anteriormente, a verdadeira natureza de Wd1-9 havia permanecido um enigma, escondida atrás de um denso véu de poeira, obscurecendo suas características principais. No entanto, uma equipe de astrônomos de múltiplas instituições, incluindo o Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, utilizou o Observatório de Raios-X Chandra para romper este véu.
Sua abordagem inovadora envolveu a análise de um tesouro de dados, mais de 1 milhão de segundos (ou aproximadamente 11 dias) de observações do Chandra, um conjunto de dados dramaticamente maior do que qualquer estudo anterior. Este imenso conjunto de dados, parte do ‘Levantamento de Aglomerados Abertos Extensos Westerlund 1 e 2’ (EWOCS), permitiu aos pesquisadores revelar a verdadeira natureza da estrela através dos raios-X, a única forma de radiação que consegue penetrar a poeira opaca.
O Ritmo de um Sistema Binário
Os pesquisadores descobriram um ritmo surpreendente, mas convincente, nas emissões de raios-X da estrela: um sinal periódico com um ciclo de aproximadamente 14 dias. Esta é a primeira vez que um sinal periódico é descoberto para Wd1-9, sugerindo uma possível natureza binária. Esta descoberta é significativa porque oferece evidências diretas de binariedade — uma característica previamente apenas inferida.
Este sinal periódico não foi apenas um sinal passageiro nos dados. Os pesquisadores empregaram diversos métodos independentes, incluindo o periodograma de Lomb-Scargle e o método de comprimento de string, para identificar com confiança este ritmo de 14 dias. Essas robustas técnicas ajudam a filtrar ruídos e garantem que o sinal não seja uma flutuação aleatória.
Um Espectro de Pistas
O espectro detalhado de raios-X obtido pela equipe pintou um quadro de um plasma extremamente quente, excedendo 10 milhões de graus Kelvin. Tais temperaturas são altamente incomuns para estrelas massivas isoladas e não magnetizadas, mas são comumente encontradas em sistemas binários com ventos em colisão, onde os ventos de duas estrelas colidem, produzindo este calor intenso.
Além disso, pela primeira vez, os pesquisadores conseguiram detectar fortes linhas de emissão de ferro a 6,7 keV. A detecção desta linha, que nunca havia sido observada anteriormente nos espectros de raios-X de Wd1-9, reforçou a conclusão de que esta estrela faz parte de um sistema binário, o que agora é fortemente apoiado por diversos argumentos independentes.
Uma Dança Estelar
As evidências apontam fortemente para Wd1-9 como um sistema binário. O período de 14 dias é interpretado como seu período orbital, implicando que duas estrelas massivas estão presas em uma dança próxima uma da outra, com seus ventos colidindo e gerando os raios-X observados. A análise espectral sugeriu um provável emparelhamento de uma estrela Wolf-Rayet, que já perdeu sua camada externa de hidrogênio, e uma companheira mais massiva de massa inicial similar, cujas propriedades não puderam ser restringidas.
Os pesquisadores construíram uma estrutura teórica para explorar que tipos de estrelas binárias poderiam explicar as propriedades de raios-X de Wd1-9. A estrutura levou em conta o período orbital, as propriedades das estrelas e a formação de choque em seus ventos. Eles concluíram que um sistema com uma estrela Wolf-Rayet e uma estrela de sequência principal do tipo O como componentes era o cenário mais provável.
Uma Fase Evolutiva Rara
O cenário que melhor se ajusta a estes dados é que este sistema binário provavelmente passou por uma fase de transferência rápida de massa (transferência de massa do tipo B inicial). Neste processo, a estrela mais massiva começou a transferir grande parte de sua massa para sua estrela companheira. Este período é relativamente curto, e, portanto, é difícil observar tais sistemas. Os dados sugerem que Wd1-9 está emergindo de tal fase, preenchendo assim uma lacuna significativa em nossa compreensão da evolução estelar. Esta fase é raramente observada, destacando o valor de Wd1-9 como uma visão única da evolução de estrelas massivas.
Esta pesquisa oferece novas evidências convincentes para nossa compreensão de como as estrelas massivas evoluem. É um testemunho do poder da observação persistente e da análise sofisticada de dados para desvendar os mistérios mais profundos do cosmos. Liderada por Konstantina Anastasopoulou e colegas, esta pesquisa avançou nossa compreensão desta rara fase na evolução estelar, oferecendo um vislumbre de um processo dinâmico previamente oculto por uma nuvem de poeira cósmica.
