Um ciclo de vida estelar

Uma pequena nuvem de gás e poeira contém uma "estrela bebé" e está a ser formada a cerca de 20.000 anos-luz da Terra. Crédito: raios-X - NASA/CXC/SAO/M. McCollough et al.; rádio: ASIAA/SAO/SMA

Um momento do ciclo de vida estelar foi capturado numa nova imagem do Observatório de raios-X Chandra da NASA e do SMA (Smithsonian’s Submillimeter Array). Uma nuvem que está a dar à luz estrelas foi observada a refletir raios-X de Cygnus X-3, uma fonte de raios-X produzida por um sistema onde uma estrela massiva está lentamente a ser comida ou pelo seu buraco negro companheiro ou por uma estrela de neutrões. Esta descoberta fornece uma nova maneira de estudar como as estrelas se formam. Em 2003, astrónomos usaram a visão de raios-X e de alta resolução do Chandra para encontrar uma misteriosa fonte de emissão de raios-X localizada muito perto de Cygnus X-3. A separação dessas duas fontes no céu é equivalente ao diâmetro de uma moeda de dois cêntimos a mais de 250 metros de distância.

Em 2013, astrónomos anunciaram que a nova fonte era uma nuvem de gás e poeira. Em termos astronómicos, esta nuvem é bastante pequena - mede cerca de 0,7 anos-luz em diâmetro. Os astrónomos perceberam que esta nuvem está a agir como um espelho, refletindo alguns dos raios-X gerados por Cygnus X-3 em direção à Terra. Nós apelidámos o objeto de 'Pequeno Amigo' porque é uma fonte ténue de raios-X ao lado de uma fonte muito brilhante que mostrava variações similares em raios-X," comenta Michael McCollough do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, no estado norte-americano do Massachusetts, que liderou o estudo mais recente deste sistema.

As observações do Chandra relatadas em 2013 sugeriam que o "Pequeno Amigo" tinha uma massa entre duas e 24 vezes a do Sol. Isto sugeria que a nuvem era um "glóbulo de Bok", uma pequena nuvem densa onde as estrelas podem nascer. No entanto, eram necessárias mais evidências. Para determinar a natureza do "Pequeno Amigo", os astrónomos usaram o SMA, uma série de oito antenas rádio situadas no topo do Mauna Kea, no Hawaii. O SMA encontrou moléculas de monóxido de carbono, uma pista importante de que o "Pequeno Amigo" era realmente um glóbulo de Bok. Além disso, os dados do SMA revelam a presença de um jato ou fluxo saindo do "Pequeno Amigo", sinal de que uma estrela começou a formar-se lá dentro.



Cygnus X-3 é um binário de raios-X onde uma fonte compacta está a puxar material de uma companheira estelar massiva. O Chandra conseguiu observar uma nuvem de gás e poeira que está separada por uma distância muito pequena de Cygnus X-3. Esta nuvem de gás, chamada "Pequeno Amigo", é um glóbulo de Bok, o primeiro já detetado em raios-X e o mais distante já descoberto. Os astrónomos detetaram jatos produzidos pelo "Pequeno Amigo", o que indica que existe uma estrela em formação no seu interior. Crédito: raios-X - NASA/CXC/SAO/M. McCollough et al.; rádio: ASIAA/SAO/SMA

"Normalmente, os astrónomos estudam os glóbulos de Bok observando a luz visível que bloqueiam ou a emissão rádio que produzem," afirma a coautora Lia Corrales do Instituto de Tecnologia do Massachusetts em Cambridge. "Com o 'Pequeno Amigo', podemos examinar este casulo interestelar numa nova maneira usando raios-X - a primeira vez que somos capazes de fazer isto com um glóbulo de Bok. A uma distância estimada de quase 20.000 anos-luz da Terra, o "Pequeno Amigo" é também o mais distante glóbulo de Bok já visto. As propriedades de Cygnus X-3 e a sua proximidade com o "Pequeno Amigo" também nos dão a oportunidade de fazer uma medição muito precisa da distância - algo que é muitas vezes difícil em astronomia. Desde o início da década de 1970 que os astrónomos observam uma variação regular de 4,8 horas nos raios-X de Cygnus X-3. O "Pequeno Amigo", agindo como um espelho de raios-X, mostra a mesma variação, mas ligeiramente atrasada porque o percurso que os raios-X refletidos tomam é mais longo do que a linha reta entre Cygnus X-3 e a Terra.

Ao medir o atraso na variação periódica entre Cygnus X-3 e o "Pequeno Amigo", os astrónomos foram capazes de calcular que a distância entre a Terra e Cygnus X-3 é de aproximadamente 24.000 anos-luz. Dado que Cygnus X-3 contém uma estrela massiva, de curta duração, os cientistas pensam que deverá ter tido origem numa região da Galáxia onde as estrelas ainda são suscetíveis de se formar. Estas regiões são encontradas apenas nos braços espirais da Via Láctea. No entanto, a fonte Cygnus X-3 está localizada fora de qualquer um dos braços espirais da Via Láctea.

"De certa forma, é uma surpresa termos encontrado Cygnus X-3 onde está," afirma o coautor Michael Dunham do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica e da Universidade Estatal de Nova Iorque em Fedonia. "Nós percebemos que algo invulgar precisava de acontecer durante os seus primeiros anos para a enviar neste 'passeio selvagem'.

Os investigadores sugerem que a explosão de supernova que formou ou o buraco negro ou a estrela de neutrões em Cygnus X-3 "chutou" o sistema binário para longe do seu lugar onde nasceu. Assumindo que Cygnus X-3 e o "Pequeno Amigo" formaram-se perto um do outro, estimam que Cygnus X-3 deve ter sido lançado a velocidades entre 640.000 e 3,2 milhões de quilómetros por hora. O artigo que descreve estes resultados foi publicado recentemente numa edição da revista The Astrophysical Journal Letters e está disponível online.