Tese de doutorado do ON gera artigo que será publicado na Astrophysical Journal

A Astrophysical Journal (ApJ) aceitou para publicação um artigo gerado a partir de uma tese de doutorado do Observatório Nacional (ON/MCTI), que nesta mesma semana já teve um artigo de outro pesquisador publicado na prestigiosa revista internacional.

O novo artigo que a ApJ publicará é “The Triple System V1371 Tau: An Eclipsing Binary with an Outer Be Star”, liderado por Danilo Rocha, doutor em Astronomia pelo ON e bolsista PCI no Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA/MCTI).  

O trabalho liderado pelo Dr. Danilo Rocha revela uma configuração estelar rara e complexa no sistema V1371 Tau. Assim como na famosa série de ficção científica “O Problema dos Três Corpos”, em que sistemas triplos desafiam predições orbitais e seguem dinâmicas complexas, os astrônomos confirmaram uma configuração igualmente rara de um sistema estelar real: o sistema V1371 Tau, antes visto apenas como um binário eclipsante, é na verdade um sistema triplo com características excepcionais. 

O estudo revelou que o sistema não é apenas um binário eclipsante comum, ou seja, um par de estrelas que periodicamente se ocultam uma à outra. Trata-se, na verdade, de um sistema triplo, no qual duas estrelas massivas orbitam uma à outra, enquanto uma terceira, uma estrela do tipo Be, circula o par interno a uma distância maior. A presença de uma estrela Be faz com que o sistema seja um laboratório natural para estudar como estrelas jovens e muito quentes e com alta rotação interagem em sistemas múltiplos.

Representação orbital do sistema V1371 Tau. Imagem meramente ilustrativa e criada com IA.

O sistema estudado está localizado na supernova remanescente Simeis 147, também conhecida como Nebulosa do Espaguete, próximo a constelação de touro. 

Créditos: Simeis 147: Remanescente de Supernova - Jeffrey Horne, Nashville, Tennessee, EUA569 horas de exposição do céu.

Observações com múltiplos instrumentos

Observações do telescópio TESS da NASA mostram que o par interno, composto por estrelas de tipo B, apresenta eclipses com período de aproximadamente 34 dias, fenômeno em que uma estrela passa à frente da outra, diminuindo temporariamente o brilho total observado. Já a componente externa, uma estrela do tipo Be, chama a atenção por possuir um disco de gás quente que gira rapidamente ao seu redor, emitindo luz característica na linha H-alfa do hidrogênio – uma linha espectral específica gerada quando os elétrons do átomo de hidrogênio transitam entre níveis de energia.

Esse disco, característico das estrelas Be, é intrinsecamente instável e pode variar ao longo do tempo, o que permite acompanhar em tempo real a evolução dessas estruturas. Por isso, as estrelas Be funcionam como verdadeiros laboratórios astrofísicos para investigar os mecanismos de ejeção de massa, a dinâmica do disco viscoso e sua interação com a fotosfera e o vento estelar.

Observações espectroscópicas realizadas com o telescópio de 4 metros SOAR (Chile), operado e gerenciado pelo LNA/MCTI, foram fundamentais para desvendar a verdadeira natureza do sistema V1371 Tau. Os dados obtidos com o espectrógrafo HERMES, operado no Telescópio Mercator em La Palma e mantido por uma ampla colaboração Europeia, também desempenharam um papel essencial na investigação detalhada do sistema triplo. 

A combinação de espectroscopia de alta qualidade e monitoramento contínuo do sistema pelo TESS e KELT (Kilodegree Extremely Little Telescope) permitiu identificar a assinatura da estrela Be, caracterizar seu disco e distinguir suas contribuições das do binário interno, formando um quadro completo que seria impossível alcançar com apenas um único instrumento.

“É significativo poder encontrar e estudar sistemas como este. Assim como Poincaré demonstrou a natureza caótica de sistemas de três corpos, as pequenas perturbações observadas aqui indicam que este sistema também tende ao caos, com órbitas que não permanecem estáveis ao longo do tempo”, ressalta o Dr.Danilo Rocha.

No caso do V1371 Tau, foram essas pequenas variações, reveladas pelos diferentes conjuntos de dados, que permitiram compreender a intrincada dança gravitacional deste raro sistema triplo.

Eclipses, pulsações e oscilações

Um dos pontos que mais intrigam os astrônomos é a possibilidade de que a presença da estrela externa esteja alterando lentamente a inclinação da órbita do par binário interno. Dados obtidos em diferentes épocas mostram que os eclipses parecem ter sofrido mudanças sutis na profundidade, o que pode ser explicado por oscilações provocadas pela estrela Be. Se confirmado, esse fenômeno pode representar um caso ainda mais raro e valioso de detecção direta de efeitos dinâmicos de longo prazo em sistemas triplos.

Além disso, os pesquisadores identificaram sinais de pulsação estelar e variações no disco da estrela Be, o que indica que o sistema é ainda mais complexo e ativo do que se imaginava.

“Esse tipo de comportamento combinado (eclipses, pulsações, disco estelar e interações gravitacionais) faz do V1371 Tau um alvo ideal para estudos futuros com telescópios fotométricos, espectroscópicos e até interferométricos”, comenta o pesquisador Dr. Marcelo Emilio, coautor do artigo e orientador de Danilo Rocha em sua pesquisa de doutorado.

Com a massa total do sistema de quase 40 vezes a massa do Sol, a descoberta é importante para a astrofísica de estrelas massivas, pois ajuda a entender como sistemas múltiplos se formam e evoluem. O V1371 Tau, antes visto como um simples binário, revela-se um sistema triplo raro e instável, capaz de esclarecer questões essenciais sobre estrelas Be e sua evolução. É uma descoberta que abre novas possibilidades de estudo, e impulsiona a Ciência a seguir adiante.