Usando o Espectrógrafo óptico de alta resolução Gemini (GHOST), que está anexado ao Telescópio Gemini Sul de 8,1 m em Cerro Pachón, Chile, astrônomos exploraram diferentes cenários para explicar a diferença química encontrada no notável sistema binário gigante-gigante HD 138202 + CD-30 12303.
Impressão artística de HD 138202 + CD-30 12303, um par binário de estrelas gigantes localizadas a 1.707 anos-luz de distância, na constelação de Lúpus. Crédito da imagem: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva, Spaceengine/M. Zamani.
Estima-se que até 85% das estrelas existam em sistemas estelares binários, algumas até em sistemas com três ou mais estrelas.
Estes pares estelares nascem juntos a partir da mesma nuvem molecular a partir de uma abundância partilhada de blocos de construção químicos, pelo que os astrónomos esperariam descobrir que têm composições e sistemas planetários quase idênticos. No entanto, para muitos binários esse não é o caso.
Embora algumas explicações propostas atribuam estas diferenças a eventos que ocorrem após a evolução das estrelas, os astrónomos que usaram o instrumento GHOST confirmaram que podem realmente ter origem antes mesmo de as estrelas começarem a formar-se.
“Os espectros de altíssima qualidade do GHOST ofereceram uma resolução sem precedentes, permitindo-nos medir os parâmetros estelares e as abundâncias químicas das estrelas com a maior precisão possível”, disse o Dr. Carlos Saffe, astrônomo do Instituto de Ciências Astronômicas, Terrestres e Espaciais (ICATE). -CONICETO).
“Essas medições revelaram que uma estrela tinha maior abundância de elementos pesados do que a outra.”
“Para desvendar a origem dessa discrepância, usamos uma abordagem única.”
Estudos anteriores propuseram três explicações possíveis para as diferenças químicas observadas entre estrelas binárias.
Dois deles envolvem processos que ocorreriam durante a evolução das estrelas: difusão atômica, ou a fixação de elementos químicos em camadas gradientes dependendo da temperatura e da gravidade superficial de cada estrela; e o engolfamento de um planeta pequeno e rochoso, o que introduziria variações químicas na composição de uma estrela.
A terceira explicação possível remonta ao início da formação das estrelas, sugerindo que as diferenças se originam de áreas primordiais, ou pré-existentes, de não uniformidade dentro da nuvem molecular.
Em termos mais simples, se a nuvem molecular tiver uma distribuição desigual de elementos químicos, então as estrelas nascidas dentro dessa nuvem terão composições diferentes dependendo de quais elementos estavam disponíveis no local onde cada uma se formou.
Até agora, os estudos concluíram que todas as três explicações são prováveis; no entanto, esses estudos focaram apenas em binários de sequência principal.
A sequência principal é o estágio onde uma estrela passa a maior parte de sua existência, e a maioria das estrelas no Universo são estrelas da sequência principal, incluindo o nosso Sol.
Em vez disso, Saffe e seus colegas observaram HD 138202 + CD-30 12303, um sistema binário que consiste em duas estrelas gigantes.
Essas estrelas possuem camadas externas extremamente profundas e fortemente turbulentas, ou zonas convectivas.
Devido às propriedades destas zonas convectivas espessas, a equipa conseguiu descartar duas das três explicações possíveis.
O turbilhão contínuo de fluido dentro da zona convectiva tornaria difícil a sedimentação do material em camadas, o que significa que as estrelas gigantes são menos sensíveis aos efeitos da difusão atómica – descartando a primeira explicação.
A espessa camada externa também significa que um engolfamento planetário não mudaria muito a composição de uma estrela, uma vez que o material ingerido seria rapidamente diluído – descartando a segunda explicação.
Isto deixa heterogeneidades primordiais dentro da nuvem molecular como explicação confirmada.
“Esta é a primeira vez que os astrónomos conseguem confirmar que as diferenças entre estrelas binárias começam nas fases iniciais da sua formação”, disse o Dr.
O descobertas foram publicados na revista Cartas de Astronomia e Astrofísica.
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C.Saffe e outros. 2024. Desvendando a origem das diferenças químicas usando GHOST. A&A 682, L23; doi: 10.1051/0004-6361/202449263
