História violenta do jovem Sol resolve mistério sobre meteoritos

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Uma ilustração do vento soprado por uma estrela recém-nascida. Quando as partículas energéticas acertam o material circundante, podem colidir com átomos que estão presentes no ambiente da estrela, separá-los e produzir novos elementos. Crédito: ESA / ATG medialab.

Artigo traduzido de ESA

Astrônomos usando observatório espacial Herschel da ESA para investigar os primórdios turbulentos de uma estrela semelhante ao Sol têm encontrado evidências de ventos estelares poderosos que poderiam resolver um mistério intrigante sobre meteoritos em nosso próprio quintal.

Apesar de sua aparência tranquila no céu noturno, as estrelas são fornos escaldantes que vêm à vida através de processos turbulentos – e nossa estrela de 4,5 bilhões anos, o Sol, não é exceção. Para vislumbrar seus duros primeiros dias, os astrônomos reuniram pistas não só no Sistema Solar, mas também através do estudo de estrelas jovens em outros lugares na nossa Galáxia.

Usando o Herschel para o levantamento da composição química das regiões onde as estrelas estão nascendo hoje, uma equipe de astrônomos notou que um objeto em particular é diferente.

A fonte incomum é um fecundo berçário estelar chamado OMC2 FIR4, um aglomerado de estrelas novas incorporadas em uma nuvem gasosa e empoeirada perto da famosa Nebulosa de Orion.

Orion A, uma nebulosa de formação estelar a cerca de 1500 anos-luz da Terra, como vista pelo observatório espacial Herschel da ESA. Orion A está localizada dentro da "espada de Orion" - seguida das três estrelas principais que formam o cinturão da constelação de Orion. Embutido no ambiente gasoso e poeirento desta nuvem molecular está o fecundo berçário estelar chamado OMC2 FIR4 (destacado com um círculo vermelho). Os astrônomos que estudam OMC2 FIR4 com o Herschel descobriram que pelo menos uma das estrelas embrionárias que estão tomando forma neste casulo protoestelar está emitindo rajadas de um poderoso vento de partículas muito energéticas. A inserção mostra uma ilustração do vento soprado por esta estrela recém-nascida. Quando as partículas energéticas acertam o material circundante, podem colidir com átomos que estão presentes no ambiente da estrela, separá-los e produzir novos elementos. Nosso Sol provavelmente soprava um vento de partículas semelhantes em seus primeiros dias; isso poderia explicar a origem de um isótopo de berílio enigmático, cujo traços são encontrados em meteoritos. Crédito: Imagem do Herschel: ESA/Herschel/Ph. André, D. Polychroni, A. Roy, V. Könyves, N. Schneider do Gould Belt survey Key Programme; inserção e layout: ESA/ATG medialab
Orion A, uma nebulosa de formação estelar a cerca de 1500 anos-luz da Terra, como vista pelo observatório espacial Herschel da ESA. Orion A está localizada dentro da “espada de Orion” – seguida das três estrelas principais que formam o cinturão da constelação de Orion.
Embutido no ambiente gasoso e poeirento desta nuvem molecular está o fecundo berçário estelar chamado OMC2 FIR4 (destacado com um círculo vermelho).
Os astrônomos que estudam OMC2 FIR4 com o Herschel descobriram que pelo menos uma das estrelas embrionárias que estão tomando forma neste casulo protoestelar está emitindo rajadas de um poderoso vento de partículas muito energéticas.
A inserção mostra uma ilustração do vento soprado por esta estrela recém-nascida. Quando as partículas energéticas acertam o material circundante, podem colidir com átomos que estão presentes no ambiente da estrela, separá-los e produzir novos elementos.
Nosso Sol provavelmente soprava um vento de partículas semelhantes em seus primeiros dias; isso poderia explicar a origem de um isótopo de berílio enigmático, cujo traços são encontrados em meteoritos.
Crédito: Imagem do Herschel: ESA/Herschel/Ph. André, D. Polychroni, A. Roy, V. Könyves, N. Schneider do Gould Belt survey Key Programme; inserção e layout: ESA/ATG medialab

“Para nossa grande surpresa, descobrimos que a proporção de duas espécies químicas, uma baseada em carbono e oxigênio e outra no nitrogênio, é muito menor neste objeto que em qualquer outra protoestrela que conhecemos” diz a Dra. Cecilia Ceccarelli, do Instituto de Planetologia e Astrofísica de Grenoble, na França, que lidera o estudo com o Dr. Carsten Dominik, da Universidade de Amsterdã, na Holanda.

Em um ambiente extremamente frio, a proporção medida poderia surgir por um dos dois compostos de congelamento em grãos de poeira e tornando-se indetectáveis​​. No entanto, na temperatura relativamente “alta” de cerca de -200 ° C encontrada em regiões de formação de estrelas, como OMC2 FIR4, isso não deveria ocorrer.

“A causa mais provável nesse ambiente é um vento violento de partículas muito energéticas, lançado por pelo menos uma das estrelas embrionárias tomando forma neste casulo protoestelar”, Dra. Ceccarelli acrescenta.

A molécula mais abundante em nuvens de formação estelar, o hidrogênio, pode ser quebrada por raios cósmicos, partículas energéticas que permeiam toda a Galáxia. Os íons de hidrogênio, em seguida, se combinam com outros elementos que estão presentes – ainda que apenas em quantidades vestigiais – nessas nuvens: carbono e oxigênio, ou nitrogênio.

Normalmente, o composto de nitrogênio também é rapidamente destruído, produzindo mais hidrogênio para o composto de carbono e oxigênio. Como resultado, o último é muito mais abundante em todos os berçários estelares conhecidos.

Estranhamente, porém, este não foi o caso de OMC2 FIR4, sugerindo que um vento adicional de partículas energéticas está destruindo ambas as espécies químicas, mantendo suas abundâncias mais similares.

Os astrônomos pensam que um vento violento de partículas parecido também soprava através do Sistema Solar jovem, e esta descoberta pode finalmente apontar para uma explicação para a origem de um elemento químico específico visto em meteoritos.

Meteoritos são os restos de detritos interplanetários que sobreviveram à viagem através da atmosfera do nosso planeta. Estes mensageiros cósmicos são uma das poucas ferramentas que temos para investigar diretamente os elementos do nosso Sistema Solar.

“Alguns elementos detectados em meteoritos revelam que, há muito tempo, essas rochas continham uma forma de berílio: isso é bastante intrigante, pois não conseguimos entender como ele chegou lá”, explica o Dr. Dominik.

A formação deste isótopo – berílio-10 – no Universo é um quebra-cabeça complicado por si só. Astrônomos sabem que não é produzido no interior de estrelas, como alguns outros elementos, nem em explosões supernovas que acontecem no fim da vida de uma estrela maciça.

A maioria do berílio-10 foi formado em colisões de partículas muito energéticas com elementos mais pesados, como oxigênio. Mas como este isótopo decai muito rapidamente em outros elementos, ele deve ter sido produzido antes de ser incorporado nas rochas que mais tarde iriam aparecer na Terra como meteoritos.

A fim de provocar essas reações e produzir uma quantidade de correspondente de berílio que o registrado em meteoritos, nosso Sol deve ter soprado um vento violento em sua juventude.

Estas novas observações de OMC2 FIR4 dão um forte indício de que é possível para uma jovem estrela fazer isso.

“Observar as regiões de formação de estrelas com o Herschel não só nos fornece uma visão sobre o que acontece além do nosso bairro cósmico, mas é também uma maneira crucial para juntar as peças do passado do nosso Sol e do Sistema Solar”, diz Göran Pilbratt, cientista do projeto Herschel da ESA.

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