&bala; Física 18, 134
Uma análise detalhada de um cluster estelar levou a uma possível explicação para várias estrelas descontroladas em movimento em torno do cluster.
A “briga” aconteceu há 50.000 anos: a estrela binária Mel 34 foi expulsa de um jovem aglomerado a uma velocidade de 46 km/h – o resultado de uma interação violenta que parecia enterrada no passado cósmico. Mas um grupo de detetives de astronomia agora reconstruiu parte da história do cluster e identificou um esmagamento de cinco estrelas como a causa mais provável da partida de alta velocidade do MEL 34 (1). Essa colisão improvável oferece informações importantes sobre o destino de estrelas jovens e massivas.
O Star Cluster R136 é um agrupamento de cerca de 60.000 estrelas na grande nuvem de Magellanic, uma pequena galáxia 160.000 anos-luz da Terra. O cluster tem cerca de 2 milhões de anos, o que é bastante jovem como os aglomerados. “O R136 é muito especial porque é o mais jovem e o mais massivo cluster de estrelas do grupo native de galáxias”, diz Simon Portugies Zwart, da Universidade de Leiden, na Holanda. Estudos anteriores do R136 identificaram várias dezenas de estrelas “fugitivas” que foram expulsas do cluster. Os fugitivos são comuns em grupos, mas suas origens nem sempre são claras. O R136 é jovem, por isso é um bom lugar para estudar o processo que produz fugitivos, diz Portugies Zwart.
Recentemente, Portugies Zwart e seus colegas analisaram dados sobre R136 tirados pela espaçonave Gaia (2). Essa análise revelou 55 estrelas em fuga, todas com massas pelo menos 10 vezes a do sol. Desses enormes fugitivos, o MEL 34 foi o mais recente a ser expulso. “Se queremos entender o que aconteceu neste cluster, vamos começar com o último objeto a escapar”, diz Portegies Zwart. Ele e seus colegas já reuniram uma história provável para esse sistema estelar.
O MEL 34 é composto de duas estrelas muito massivas – uma 139 massas solares e as outras 127 massas solares – que se orbitam uma vez a cada 154 dias. Uma órbita relativamente apertada implica que esse binário experimentou vários encontros gravitacionais no passado, nos quais voou perto de outra estrela. Esse encontro rouba energia do movimento orbital do binário, fazendo com que as duas estrelas orbitem mais de perto. A energia liberada dá um impulso na velocidade linear ao binário e à outra estrela. Se o impulso for grande o suficiente, esse mecanismo poderá ejetar um ou ambos os objetos do cluster.
Portugies Zwart e colegas procuraram evidências desse evento para Mel 34. Considerando a conservação de energia e momento, a outra estrela estaria saindo do cluster na direção oposta, mas a equipe pesquisou e não encontrou nada na região prevista.
No entanto, os pesquisadores encontraram uma estrela de 46 solares, chamada VFTS 590, que estava escorrendo na velocidade e distância certas para interagir com o MEL 34, mas sua direção implicava o momento ausente. A equipe supôs que Mel 34 e VFTs 590 interagiram com um terceiro corpo. O melhor candidato foi Mel 39, uma estrela binária que foi apenas parcialmente observada na época. Portugies Zwart e colegas realizaram cálculos preliminares e previam a massa complete do MEL 39 como 220 massas solares. Essa estimativa de massa, juntamente com outras propriedades previstas, concordou com observações subsequentes (3).
Com essa pista em mãos, os pesquisadores criaram oito cenários para as interações das cinco estrelas. Eles então executaram simulações para ver qual period mais provável que estivesse correto. “Podemos jogar o jogo de bola de bilhar para ver o que é o mais provável”, diz Portegies Zwart. O cenário vencedor tinha o VFTS 590 inicialmente preso ao MEL 39 em uma formação de estrela tripla. Quando essa estrela tripla encontrou o MEL 34 binário há 50.000 anos, as cinco estrelas se espalharam por várias centenas de anos antes de todos receberem um impulso de ejeção.
O astrônomo abraça Sana de Ku Leuven, na Bélgica, diz que os pesquisadores fazem um caso convincente de que a interação proposta de cinco estrelas-em oposição a uma interação mais simples de três ou quatro estrelas-fornece o melhor ajuste aos dados que ele diz que ele diz que, se essas unidades estelares forem comuns, elas podem afetar a evolução da galáxia. Runaways maciços como o MEL 34 acabarão explodindo como supernovas, injetando energia longe de seus aglomerados de nascimento, afetando assim a estrutura geral de sua galáxia hospedeira. “Sempre fiquei impressionado com a maneira como a vida e a morte de estrelas maciças desempenharam um papel elementary na formação de nosso universo nos tempos cósmicos”, diz Sana.
–Michael Schirber
Michael Schirber é um editor correspondente para Revista de Física Sediada em Lyon, França.
Referências
- Sp zwart et al.“Origem da estrela fugitiva OB ejetada mais recentemente do cluster R136”. Phys. Rev. Lett. 135021201 (2025).
- M. Stoop et al.“Duas ondas de estrelas maciças fugindo do jovem cluster R136”. Natureza 634809 (2024).
- AMT Pollock et al.“Melnick 39 é um binário muito massivo intermediário do vento colididor de vento,” ARXIV: 2503.17150.
