Um novo estudo liderado por pesquisadores da UNSW Sydney em um aglomerado de estrelas 2700 anos -luz de distância revela seus estágios de evolução através dos ‘sons’ que eles fazem. Essa descoberta permitirá que os cientistas mapeem a história da Via Láctea e de outras galáxias, acelerando o conhecimento no campo da astrofísica.
Dr. Claudia Reyes é a principal autora do estudo publicado hoje em Natureza. Enquanto fazia seu doutorado na Escola de Física da UNSW, ela estudou 27 estrelas em um aglomerado de estrelas chamado M67. As estrelas deste cluster estelar nasceram da mesma nuvem de gás quatro bilhões de anos atrás.
Ela diz que essas estrelas têm composições químicas semelhantes, mas massas diferentes que as tornaram ideais para estudar a evolução em tempo real.
“Quando estudamos estrelas em um cluster, podemos ver toda a sua sequência de evolução individual”, diz Reyes.
Ela diz que, embora essas estrelas tenham a mesma idade, é a massa deles que revela a rapidez com que eles evoluíram. E, ela acrescenta, o M67 é um cluster muito especial, pois inclui uma ampla gama de ‘gigantes’, desde subgiantes menores e menos evoluídos até gigantes vermelhos – este último é o mais evoluído das estrelas.
O estudo também abre maneiras de aprender mais sobre o que nossa própria estrela – o sol – fará o que se tornar maior e mais velho. Isso ocorre porque “o sol nasceu em um cluster semelhante ao que estudamos”, diz Reyes.
Qual é o problema com os clusters?
Observar uma gama evolutiva tão ampla de estrelas em um único cluster nunca foi alcançado antes com tais detalhes.
“Esta é a primeira vez que realmente estudamos uma longa gama de seqüências evolutivas, como temos neste cluster”, diz o professor co -autor Dennis Stello, também da UNSW School of Physics.
“Verificar a idade de uma estrela é uma das coisas mais difíceis de fazer na astronomia, porque a idade de uma estrela não é revelada por sua superfície”, diz o professor Stello.
“É o que acontece dentro que mostra quantos anos tem”.
Como as estrelas do cluster M67 são de idade e composição semelhantes ao nosso sol, elas podem oferecer informações sobre o passado e a formação do sistema solar, bem como seu futuro à medida que o sol evolui.
“Quase todas as estrelas são formadas inicialmente em grupos”, diz o Prof. Stello. “Eles são basicamente grandes famílias de centenas a milhares de estrelas nascidas de uma grande nuvem de gás.
“Geralmente, eles se dispersam lentamente em uma seleção aleatória difusa de estrelas.
“Mas alguns deles ainda estão dentro de grupos – aglomerados. Você pode vê -los quando olha para o céu como áreas com muitas estrelas juntas, onde elas ainda estão intimamente ligadas, como o cluster que estudamos aqui”.
Uma sinfonia no céu
O estudo permite a determinação precisa da idade e massa de uma estrela com base em suas frequências de oscilação. As frequências pelas quais qualquer estrela ‘anéis’ depende das propriedades físicas da matéria dentro dela, dando pistas sobre sua densidade, temperatura e idade.
Foi a primeira vez que os pesquisadores poderiam interrogar o ‘toque’ em um conjunto de estrelas para aprender mais sobre seus interiores. Eles usaram a missão Kepler K2 como a principal maneira de observar ou ‘ouvir’.
Stello diz que o processo é como ouvir uma orquestra e identificar instrumentos com base em seu som.
“A frequência pela qual um instrumento está vibrando – ou toque – depende das propriedades físicas da questão que o som viaja”, diz ele.
“As estrelas são iguais. Você pode ‘ouvir’ uma estrela com base em como ela toca.
“Podemos ver a vibração – ou o efeito da vibração – do som como você pode ver a vibração de uma corda de violino”.
As maiores estrelas têm os sons mais profundos. Pequenas estrelas têm sons agudos. E nenhuma estrela toca apenas a nota de uma só vez – cada estrela cobre uma sinfonia de som proveniente de seu interior.
No espaço, ninguém pode ouvir você gritar (ou cantar)
O som existe como uma onda de energia, uma vibração, movendo -se através de partículas – sólido, líquido ou gás. Mas no espaço, não há partículas, o que significa que não há som.
O Prof. Stello diz que cada estrela é como uma bola de gás respiratória – esfriando e aquecendo – com pequenas mudanças no brilho.
“São essas flutuações no brilho que assistimos e medimos, para avaliar as frequências sonoras”, diz ele.
À medida que as estrelas amadurecem em relação aos gigantes vermelhos, suas frequências mudam e se comportam de maneira diferente. Essas mudanças podem rastrear sua evolução.
As diferenças de frequência entre os muitos nós ‘tocados’ por uma estrela podem dar pistas sobre as propriedades interiores de uma estrela.
Ao estudar as 27 estrelas no cluster aberto do M67, os pesquisadores poderiam, pela primeira vez, observar a relação entre pequenas e grandes diferenças de frequência em estrelas gigantes, que agora podem ser aplicadas a estrelas individuais.
Compreendendo a Via Láctea
Para entender melhor a formação e a evolução das galáxias, os cientistas precisam conhecer a idade de todos os seus componentes, incluindo as estrelas.
O Dr. Reyes diz que este estudo levará à identificação precisa da massa e da idade das estrelas na Via Láctea – algo ainda a ser alcançado.
Isso também é importante para a compreensão de estrelas que os planetas hospedeiros, pois as propriedades de uma estrela são críticas para apoiar a vida nesses mundos.
Stello diz que as assinaturas de frequência também serão importantes ao modelar a evolução futura de nosso próprio sol.
“Este estudo nos permitiu investigar a física fundamental que acontece dentro de estrelas, profundamente em seus interiores e na física fundamental nessas condições extremas”, diz ele.
“Isso é algo com o qual ainda lidamos. É importante criar modelos de evolução em que possamos confiar, para que possamos prever o que acontece não apenas ao sol, mas também a outras estrelas à medida que envelhecem.
“Ver a fase evolutiva das estrelas diretamente através da impressão digital das frequências é o que nos permite ter muito mais certeza dos ‘ingredientes’ que colocamos em nossos modelos”, diz ele.
O que há no futuro?
O Dr. Reyes diz que suas descobertas foram inesperadas.
“Descobrimos algo novo com essa assinatura nas frequências”, diz ela.
O Dr. Reyes diz que já temos dados de muitos anos estudando a Via Láctea e suas estrelas.
“O próximo passo é voltar e olhar para esses dados”, diz ela. “Procurar essas frequências específicas que ninguém pensava em procurar antes.
“E podemos fazer isso ouvindo as estrelas.”