Explicado: Como as estrelas fornecem o carbono que torna a vida possível
Quando uma estrela morre, ela libera vários elementos, incluindo carbono, para os arredores. Novo estudo sobre anãs brancas estabelece limites de tamanho para as estrelas que enriqueceram a Via Láctea com carbono
A nova pesquisa analisou anãs brancas neste aglomerado de estrelas. Chamado NGC 7789, está a cerca de 8.000 anos-luz de distância. Também é chamada de Rosa de Caroline, em homenagem à astrônoma Caroline Lucretia Herschel que a descobriu no final do século 18. (Crédito: Guillaume Seigneuret via NASA) O carbono é essencial para a vida: é o bloco de construção simples de todas as moléculas orgânicas complexas de que os organismos precisam. É sabido que todo o carbono da Via Láctea veio de estrelas moribundas que ejetaram o elemento em seus arredores. O que permaneceu debatido, entretanto, é que tipo de estrela deu a maior contribuição.
Agora, um estudo forneceu novos insights sobre as origens do carbono em nossa galáxia. Publicado na ‘Nature Astronomy’ por uma equipe internacional de pesquisadores, o estudo é uma análise de anãs brancas - os remanescentes densos de uma estrela após sua morte.
Como o carbono vem das estrelas?
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A maioria das estrelas - exceto as mais massivas - está condenada a se transformar em anãs brancas. Quando os enormes morrem, eles explodem com um estrondo espetacular conhecido como supernova. As estrelas de massa baixa e massiva ejetam suas cinzas nos arredores antes de encerrarem suas vidas. E essas cinzas contêm muitos elementos químicos diferentes, incluindo carbono.
Tanto em estrelas de baixa massa quanto em estrelas massivas, o carbono é sintetizado em seus interiores profundos e quentes por meio da reação triplo-alfa, que é a fusão de três núcleos de hélio, afirmou a principal autora do estudo, Paola Marigo, da Universidade de Pádua, na Itália, contou esse site , por email.
Em estrelas de baixa massa, o carbono recém-sintetizado é transportado para a superfície [do interior] por meio de bolhas gigantes de gás e de lá injetado no cosmos por meio de ventos estelares. Estrelas massivas enriquecem o meio interestelar com carbono principalmente antes da explosão da supernova, quando também experimentam ventos estelares poderosos, disse ela.
O que os astrofísicos discutem é se o carbono na Via Láctea se originou de estrelas de baixa massa antes de se tornarem anãs brancas ou dos ventos de estrelas massivas antes de explodirem como supernovas. A nova pesquisa sugere que as anãs brancas podem lançar mais luz sobre a origem do carbono na Via Láctea.
Então, o que o estudo encontrou?
Entre agosto e setembro de 2018, no Observatório Keck, no Havaí, os pesquisadores analisaram algumas anãs brancas pertencentes a aglomerados de estrelas abertas da Via Láctea. Eles mediram as massas das anãs brancas, derivaram suas massas no nascimento e, a partir daí, calcularam a relação de massa inicial-final - uma medida astrofísica chave que integra informações de todos os ciclos de vida das estrelas.
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Eles descobriram que a relação contrariava uma tendência - que quanto maior a massa da estrela no nascimento, mais massa a anã branca deixava ao morrer. … Fomos surpreendidos por um resultado inesperado e, de certa forma, bizarro: as massas daquelas anãs brancas eram notavelmente maiores do que até então os astrofísicos acreditavam. Ainda mais surpreendente, percebemos que sua inclusão quebrou o crescimento linear, introduzindo uma espécie de pequena ondulação na relação, uma pequena torção com pico nas massas iniciais em torno de 2 massas solares, Marigo escreveu para a ‘Nature’ em um artigo sobre o artigo de pesquisa.
Até agora, acreditava-se que estrelas nascidas há cerca de 1,5 bilhão de anos em nossa galáxia teriam produzido anãs brancas com cerca de 60-65% da massa do nosso sol. Em vez disso, descobriu-se que morreram deixando para trás remanescentes compactos mais massivos, cerca de 70-75% das massas solares.
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O que explica isso?
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Em sua interpretação, Marigo e seus colegas impõem restrições rigorosas sobre como e quando o carbono foi produzido por estrelas de nossa galáxia e acabou preso na matéria-prima a partir da qual o Sol e seu sistema planetário foram formados há 4,6 bilhões de anos.
Nas últimas fases de sua vida, estrelas com cerca de 2 massas solares produziram novos átomos de carbono em seus interiores quentes, transportaram-nos para a superfície e, finalmente, espalharam-nos no meio interestelar por meio de suaves ventos estelares. Nossos modelos estelares detalhados indicam que a remoção do manto externo rico em carbono ocorreu lentamente o suficiente para permitir que os núcleos centrais dessas estrelas, as futuras anãs brancas, crescessem consideravelmente em massa, escreveu Marigo.
A partir de uma análise da relação de massa inicial-final em torno da pequena dobra, os pesquisadores tiraram suas conclusões sobre a faixa de tamanho das estrelas que contribuíram com carbono para a Via Láctea. Estrelas com mais massa do que 2 massas solares também contribuíram para o enriquecimento galáctico do carbono. Estrelas menos massivas que 1,65 massas solares não. Em outras palavras, 1,65-Msun [1,65 vezes a massa do Sol] representa a massa mínima para uma estrela espalhar suas cinzas ricas em carbono após a morte, escreveu Marigo.
Como isso se compara às teorias existentes de enriquecimento de carbono?
Na verdade, nosso estudo não é a favor de nenhum dos cenários, disse Marigo ao The Indian Express. Ambas as fontes (estrelas de baixa massa e massivas) provavelmente contribuíram, em proporções diferentes (ainda incertas). Fixar a massa inicial mínima para a produção de carbono em estrelas de baixa massa é um resultado valioso, pois ajuda a juntar as peças do quebra-cabeça, disse ela.
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