O mistério das estrelas está quase resolvido! Quantos tipos de estrelas podem se formar?

No Universo, é possível encontrar uma grande variedade de estrelas que vão desde estrelas com baixa massa até estrelas gigants com alta massa. Como exemplo, existem as anãs vermelhas, as mais comuns que podem viver trilhões de anos. No outro extremo, tem as estrelas gigantes azuis que possuem uma vida extremamente curta de milhões de anos. E entre esses extremos existem outros tipos intermediários, como o próprio Sol.

Para formar uma estrela é necessário que uma nuvem de gás e poeira, chamada de nebulosa molecular, colapse sob a própria gravidade. Durante esse colapso, as nebulosas começam a se fragmentar e as regiões mais densas começam a se contrair. À medida que o material começa a se aglomerar, a temperatura e a pressão no núcleo aumentam até que as condições para a fusão nuclear de hidrogênio em hélio sejam alcançadas.

Apesar do processo ser complexo, ele é bem estudado por astrônomos ao redor do mundo que usam de observações. No entanto, várias perguntas ainda permanecem em aberto como quantas estrelas de cada tipo se formam. Essa pergunta é conhecida como Função de Massa Inicial (IMF) e um novo artigo publicado na revista Astrophysical Journal conseguiu responder parte dessa pergunta.

Formação de estrelas

A formação estelar é um processo complexo que até hoje é estudado em detalhes por astrônomos. A ideia é que a formação começa com o colapso gravitacional de nuvens de gás e poeira, conhecidas como nebulosas moleculares. Essas nuvens podem ter centenas de anos-luz de diâmetro e geralmente são compostas de hidrogênio e hélio com uma pequena quantidade de elementos como oxigênio, nitrogênio e outros.

Nesse processo, a temperatura e a pressão no núcleo da nuvem aumentam formando um objeto chamado protoestrela. A protoestrela continua a acumular massa e a se contrair fazendo que a temperatura e a pressão cheguem a valores suficientes para iniciar o processo de fusão nuclear. Quando a fusão nuclear começa é liberado uma quantidade de energia suficiente para contrabalancear o colapso gravitacional.

Tipos de estrelas

Dependendo de quanta matéria foi acretada durante o colapso, diferentes estrelas podem surgir de uma nebulosa molecular. Essas estrelas podem variar em tamanho, temperatura, cor e tempo de vida, e são classificadas com base nessas características. As mais comuns são estrelas menores e mais frias como anãs vermelhas e até estrelas como o nosso Sol que é considerada anã amarela. Essas estrelas tem característica de viver muito tempo chegando até bilhões ou trilhões de anos.

Uma forma de classificar estrelas é utilizando o diagrama HR que possui dois eixos: um sendo a temperatura e o outro sendo a luminosidade. No diagrama HR é possível observar uma tendência na diagonal que é chamada de sequência principal. Maior parte das estrelas que observamos está na sequência principal que vai desde estrelas mais frias até estrelas mais quentes. Além disso, o diagrama HR ajuda a entender o futuro das estrelas quando elas envelhecem.

Estudo sobre distribuição de estrelas

Uma pergunta importante que ainda permanece sem resposta é: quantas estrelas de cada tipo se formam em uma nebulosa molecular? Esse problema é conhecido como Função de Massa Inicial (IMF). Recentemente, usando o telescópio Gaia, foi possível mapear estrelas brilhantes num raio de 65 anos-luz. O desafio é mapear justamente as estrelas mais fracas que não são bem observadas pelos telescópios.

Com ajuda de outros telescópios, os pesquisadores conseguiram encontrar aproximadamente 3000 estrelas e 600 anãs marrons. As anãs marrons ajudam a determinar o limite de menor massa da função de massa inicial. Elas possuem massa intermediária entre planetas e estrelas além de não emiter luz visível e só podem ser detectadas no infravermelho. O resultado chamou tenção porque o número de objetos encontrados foi muito superior ao esperado por previsões teóricas.

Poucas anãs marrons

Apesar de 600 anãs marrons serem um número razoável para anãs marrons, os astrônomos perceberam que elas ainda não estão sendo bem representadas. Isso porque anãs marrons com temperaturas abaixo de aproximadamente 325 graus Celsius são tão tênues que não é possível detectá-las além de 50 anos-luz. Além disso, algumas anãs marrons mais brilhantes poderiam estar ocultas em regiões densas do céu ou sendo ofuscadas por outras estrelas.

Essa observação mostra que anãs marrons provavelmente foram subcontadas. Isso é um problema porque limita o que sabemos sobe a distribuição de estrelas no Universo já que não conseguimos observamos o limite inferior. Embora o número de objetos formados geralmente aumente conforme a massa diminui, o censo revela que a contagem de objetos se estabiliza um pouco quando a massa está entre anãs vermelhas e anãs marrons.

Referência da notícia

The Initial Mass Function Based on the Full-sky 20pc Census of ~3600 Stars and Brown Dwarfs. 09 de abril, 2024. Kirkpatrick, et al.