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Durante muito tempo, os cientistas entenderam que as estrelas se formam quando a matéria interestelar dentro de nuvens gigantes de hidrogênio molecular sofre colapso gravitacional. Como eles mantêm as nuvens de gás e poeira que alimentam seu crescimento sem soprar tudo isso? O problema, no entanto, acaba sendo menos misterioso do que parecia. Um estudo publicado esta semana na revista Science mostra como o crescimento de uma estrela massiva pode prosseguir, apesar da pressão de radiação que excede a força gravitacional que puxa o material para dentro.
As novas descobertas também explicam por que estrelas massivas tendem a ocorrer em sistemas binários ou de estrelas múltiplas, disse o principal autor Mark Krumholz, professor assistente de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. Os co-autores são Richard Klein, Christopher McKee e Stella Offner da UC Berkeley e Andrew Cunningham do Laboratório Nacional Lawrence Livermore.
Pressão de radiação é a força exercida pela radiação eletromagnética nas superfícies atingidas. Esse efeito é insignificante para a luz comum, mas se torna significativo no interior das estrelas devido à intensidade da radiação. Em estrelas massivas, a pressão de radiação é a força dominante que neutraliza a gravidade para impedir o colapso da estrela.
"Quando você aplica a pressão de radiação de uma estrela maciça ao gás interestelar empoeirado ao seu redor, que é muito mais opaco do que o gás interno da estrela, deve explodir a nuvem de gás", disse Krumholz. Estudos anteriores sugeriram que a pressão de radiação explodiria as matérias-primas da formação de estrelas antes que uma estrela pudesse crescer muito mais do que cerca de 20 vezes a massa do Sol. No entanto, os astrônomos observam estrelas muito mais massivas que isso.
A equipe de pesquisa passou anos desenvolvendo códigos de computador complexos para simular os processos de formação de estrelas. Combinado com os avanços da tecnologia computacional, seu software mais recente (chamado ORION) permitiu que eles executassem uma simulação tridimensional detalhada do colapso de uma enorme nuvem de gás interestelar para formar uma estrela massiva. O projeto exigiu meses de tempo de computação no San Diego Supercomputer Center.
A simulação mostrou que, à medida que o gás empoeirado entra em colapso no núcleo crescente de uma estrela massiva, com a pressão da radiação empurrando para fora e a gravidade puxando material, instabilidades se desenvolvem que resultam em canais em que a radiação sopra através da nuvem para o espaço interestelar, enquanto o gás continua caindo para dentro através de outros canais.
"Você pode ver dedos de gás caindo e radiação vazando entre esses dedos de gás", disse Krumholz. "Isso mostra que você não precisa de mecanismos exóticos; estrelas massivas podem se formar através de processos de acréscimo, assim como estrelas de baixa massa ".
A rotação da nuvem de gás quando ela entra em colapso leva à formação de um disco de material que alimenta a crescente "protostar". O disco é gravitacionalmente instável, no entanto, fazendo com que se agrupe e forme uma série de pequenas estrelas secundárias, a maioria das quais acaba colidindo com a protoestrela central. Na simulação, uma estrela secundária se tornou maciça o suficiente para romper e adquirir seu próprio disco, transformando-se em uma estrela companheira maciça. Uma terceira pequena estrela se formou e foi ejetada em uma larga órbita antes de voltar a se fundir com a estrela principal.
Quando os pesquisadores pararam a simulação, depois de permitir que ela evoluísse por 57.000 anos de tempo simulado, as duas estrelas tinham massas de 41,5 e 29,2 vezes a massa do Sol e estavam circulando uma à outra em uma órbita bastante ampla.
"O que se formou na simulação é uma configuração comum para estrelas massivas", disse Krumholz. “Acho que agora podemos considerar o mistério de como as estrelas massivas podem se formar para serem resolvidas. A era dos supercomputadores e a capacidade de simular o processo em três dimensões tornaram a solução possível. ”
Fonte: UC Santa Cruz
