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Trabalho brasileiro identifica estrela peculiar e membros ‘impostores’ em aglomerado a 4 mil anos-luz
Um estudo liderado pelo MSc. Thiago Flaulhabe, doutorando do Observatório Nacional (ON/MCTI), trouxe a caracterização química mais completa já realizada do aglomerado estelar IC 2714, localizado na constelação da Carina, a cerca de 4 mil anos-luz da Terra. O trabalho, recentemente publicado no The Astrophysical Journal, é resultado de sua dissertação de mestrado, orientada pelo pós-doutorando do ON Dr. Nacizo Holanda, e revelou, entre outros achados, estrelas “impostoras”, e uma rara estrela gigante rica em lítio no aglomerado.
No trabalho, os pesquisadores analisaram as propriedades físicas e químicas de oito estrelas gigantes vermelhas na direção do aglomerado aberto IC 2714. Esse aglomerado possui idade intermediária (cerca de 700 milhões de anos) e se encontra na constelação da Carina (ou Quilha), no céu do hemisfério Sul. Ele está a cerca de 4.000 anos-luz de distância, o que significa que, ao observar esse aglomerado em um telescópio, enxerga-se como ele era há mais ou menos 4.000 anos.
Os aglomerados abertos são grupos de estrelas que estão relativamente próximas entre si, que compartilham idades e composições químicas similares, e que se encontram a aproximadamente uma mesma distância de nós.
“É importante estudar esses aglomerados porque eles nos fornecem as condições ideais para testar modelos de evolução estelar e para estudar a história do enriquecimento químico da nossa Galáxia. Em particular, o aglomerado IC 2714 é interessante porque possui ao menos uma estrela quimicamente peculiar – que são estrelas raras na nossa Galáxia, e ainda mais raras de serem encontradas em aglomerados”, destacou Flaulhabe.
Para analisar este aglomerado, Flaulhabe e seus colegas utilizaram espectros de alta resolução obtidos pelo telescópio de 2,2 metros do Observatório de La Silla, no Chile. Essas observações foram realizadas a partir de uma colaboração entre o ON, o Observatório Europeu do Sul (ESO) e o Instituto Max Planck para Astronomia (MPG).
Com esses dados, os astrônomos conseguiram realizar a caracterização química mais completa já publicada para esse aglomerado. Foi possível determinar as abundâncias de 23 espécies químicas presentes nas gigantes vermelhas, incluindo elementos leves (como o lítio, carbono, nitrogênio e oxigênio) e elementos pesados (como o cromo, níquel, bário, neodímio e európio). Além disso, eles mediram as suas velocidades rotacionais projetadas, que indicam o quão rápido estas estrelas rotacionam, e determinaram as suas razões isotópicas do carbono, um importante indicador da fase evolutiva e dos processos internos que estão ocorrendo no interior das estrelas.
Estrelas ‘impostoras’ e uma estrela peculiar
Além da análise química, o trabalho também utiliza os dados de astrometria mais recentes da missão Gaia (Gaia DR3). A partir da combinação dos dados analisados, os astrônomos observaram que duas das gigantes vermelhas desse aglomerado possuem características físicas e químicas incompatíveis com as demais, o que indica que elas são “impostoras”, ou seja, que elas provavelmente não se formaram no aglomerado como as outras seis estrelas estudadas.
“Em particular, este resultado é interessante porque atualiza constatações prévias da literatura, que reportam estas estrelas como membros do IC 2714”. pontua Flaulhabe.
Além deste achado, os resultados de abundâncias químicas revelaram uma estrela de química peculiar, que apresenta uma abundância de lítio maior do que a esperada. Não se sabe ao certo como se formam essas "gigantes ricas em lítio" que são extremamente raras: elas representam apenas cerca de 1% de todas as gigantes G e K da Via Láctea, segundo a literatura.
“Nesse sentido, a caracterização detalhada dessa estrela que apresentamos no nosso trabalho é muito importante porque pode contribuir para o entendimento da origem e da natureza dessas estrelas peculiares”, ressalta Flaulhabe.
O trabalho aponta dois modelos que poderiam explicar a quantidade de lítio observada na atmosfera dessa estrela. No primeiro, ela teria "engolido" um planeta ou uma anã marrom; e no segundo, a estrela teria passado por uma fusão com uma anã branca.
No estudo em questão, os pesquisadores utilizaram os dados mais recentes disponíveis na literatura e empregaram ferramentas mais modernas e mais avançadas do que as utilizadas em trabalhos anteriores. Dessa forma, esta pesquisa oferece atualizações de resultados prévios da literatura. Além disso, muitos dos resultados que apresentaram para estas estrelas nunca tinham sido apresentados antes na literatura. Por isso, são muito importantes não só para o estudo do aglomerado IC 2714, mas também para o estudo de modelos de evolução estelar, modelos de mistura no interior estelar e de evolução química no contexto de aglomerados abertos na nossa Galáxia.
“Além disso, o nosso trabalho também apresenta importantes perspectivas que podem direcionar estudos futuros para o entendimento da natureza e da formação de estrelas quimicamente peculiares, como as estrelas ricas em lítio”, conclui Flaulhabe.
Este trabalho é fruto de uma colaboração entre nove pesquisadores brasileiros e uma pesquisadora da Universidade de Vilnius, na Lituânia. Entre os institutos brasileiros envolvidos além do Observatório Nacional (ON), estão: Universidade Estadual de Santa Cruz (UESC), Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP), Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA).