Estrelas catapultadas para fora da Via Lactea apresentam algumas esquisitices

 

João Luiz Kohl Moreira – COAA

 

Dessas estrelas dotadas das chamadas “hipervelocidades”, descobriu-se um pouco menos de 3 dezenas delas desde 2005, quando Warren Brown e colaboradores observaram pela primeira vez o objeto que leva o nome de SDSS J090745.0+024507 viajando a 709 km/s, com a ajuda do Telescópio Multi-Espelhos (MMT) no Monte Hopkins, da Universidade do Arizona, EUA. Estão escapando da Via Láctea porque essas suas velocidades de afastamento do centro da galáxia superam em muito a velocidade de escape, aquela mínima necessária para se livrar do campo gravitacional galático. Localizada na constelação de Hidra, essa estrela dirige-se rapidamente para os bordos da parte visível da galáxia. Vai embora. Assim como outras duas dezenas, não voltará.

Essas estrelas são chamadas pelos astrônomos de HVS (do inglês, HyperVelocity Star), e estes, é claro, debruçaram-se sobre, ou melhor, esticaram seu olhar nos telescópios para esses estranhos objetos. Muitas dessas estrelas - cerca de duas dezenas – como já dito, afastam-se acima da velocidade de escape do campo da galáxia, outras, mesmo que presas ao campo, afastam-se como se fossem “cometas” galáticos, de órbita elítpica acentuada, saem da região visível da galáxia para retornarem algum tempo depois. Mas, ao contrário dos cometas, essas estrelas continuam a evoluir enquanto “passeiam longe de suas parceiras galáticas”.

Por que essas estrelas possuem movimento tão característico? O quê as impulsionou a esse movimento, “como uma bola de beisebol, rebatida pelo taco, saindo do estádio”, no dizer do próprio Warren Brown, em uma entrevista ao jornal New York Times?

Se pensarmos  a galáxia como um sistema de N-corpos, como estudiosos de dinâmica celeste, não seria difícil encontrarmos uma maneira de fazer alguns desses corpos se “perdendo” do sistema e retirando-se para sempre. No entanto a situação não é tão simples assim. A galáxia, por suas características, por sua complexidade, será melhor entendida se a pensarmos como um meio contínuo, como um flúido, havendo pouca margem para interações fortes como as que fariam os corpos serem descartados nos sistemas de N-corpos. Por mais que os teóricos calculem, não se encontra mecanismo que dê energia cinética a uma estrela o suficiente para fazê-la ser “rebatida para fora” da galáxia.

Uma outra curiosidade é que todas as estrelas são do tipo “B”, isto é, gigantes (massas muito superiores à do sol) e azuis. Sabemos que o destino dessas estrelas é vida curta desembocando em supernovas. Eis aí uma outra característica que pode fornecer pistas para suas origens.

Não há dúvida, portanto, que esses astros se originam das regiões centrais da galáxia. Primeiramente, por conta da direção da velocidade, que é radial. Tudo parece vir do centro, como petardos emanados da explosão de uma granada. Sendo o centro de nossa galáxia constituído de regiões de densas nuvens de gases e poeira, são elas propícias ao nascimento de novas estrelas de grande porte, como as que observamos na prática. Mas o que ocorre nessa região central para fazer cuspir essas estrelas para fora da própria galáxia?

A resposta veio anterior à descoberta do primeiro caso, através de dois artigos teóricos, um de J.D. Hills, em 1988, que obteve conclusões a partir de simulações nos supercomputadores do Instituto Los Alamos, no Novo México; e extensões ao trabalho de Hills feitas por Q. Yu & S. Tremaine, em 2003. Esses autores estudaram a possibilidade da existência de um buraco negro de grandes proporções no centro de nossa galáxia, a exemplo de outras observadas no universo, como as ditas Galáxias de Núcleo Ativo (AGN, no dizer dos astrônomos). Apenas que, ao contrário dessas, em que se observa grande atividade central, galáxias como a nossa, já teriam, digamos, se “acalmado”. E uma conclusão dessa hipótese seria a existência de objetos, inclusive estrelas, sendo catapultados para longe da galáxia, através da interação de estrelas binárias com o dito buraco negro.

Somente um buraco negro de grandes proporções, digamos, uns cem milhões de vezes mais massivo que o sol, seria capaz de gerar condições para tal situação. Sistemas ternários, isto é, composto de três estrelas, mesmo raros, também seriam levados a expulsar uma ou duas de suas estrelas da galáxia, se interagirem com o tal buraco negro.

Para Hills, em 1988, quando a existência de um buraco negro no interior da Via Láctea era apenas uma conjectura “maluca”, a simples observação de uma dessas estrelas dotadas de velocidades acima da de escape já seria evidência para a existência do tal buraco negro.

Hoje temos certeza de sua existência. Evidências como o rápido e anômalo crescimento da energia cinética dos objetos centrais não deixam dúvida quanto a isso. A descoberta de estrelas como a que Hills, Yu e Tremaine previram servem de reforço a essa ideia.

No entanto, além disso, entre esses objetos há características muito inquietantes. Uma delas foi exposta por Oleg Gnedin, da Universidade de Mighican, EUA, em seminário aqui no O.N. A estrela HE 0437-5439 na constelação de Dourado, pela posição, parece que ainda não tinha nascido quando teria sido catapultada, lá no interior da região central da galáxia. Para explicá-la associaram-na com estrelas do tipo blue-straggler, uma espécie de “azuis-atrasadas”, que se encontram por aí, especialmente em aglomerados abertos. Entre as explicações para a existência dessas estrelas está a que supõe que seriam resultado da colisão de duas estrelas. O cenário, portanto, seria que a estrela HE 0437-5439 seria fruto de uma fusão de duas estrelas pertencentes originalmente a um sistema ternário que interagiu com o buraco negro central, que receberam energia cinética suficiente para jogá-as fora da galáxia e, no meio do caminho de onde partiram até onde hoje são observadas, se chocaram para produzir a estrela que vemos hoje. O próprio Oleg Gnedin classificou essa situação como “bizarra”. Mas é a única explicação disponível.

Mais estranho ainda, é a observação não de uma só estrela, mas de um aglomerado globular inteiro, composto de milhares de estrelas, rumo a ser jogado no imenso espaço intergalático, sem ligação com qualquer outro sistema. Trata-se de um aglomerado globular pertencente à galáxia gigante apelidada M87, esta também pertencente a um aglomerado de galáxia conhecido por Aglomerado de Virgem, pois se encontra nessa constelação. Pelo visto, segundo seus descobridores - uma colaboração envolvendo americanos e suíços, liderados por Nelson Caldwell, do Instituto Smithsoniano da Universidade de Harvard - o dito aglomerado globular estaria se afastando da galáxia mãe a uma velocidade superior a 2.300 km/s. Apelidaram-no HVGC-1, mas a compreensão exata do que aconteceu não está disponível. Para tal conjunto de estrelas ter sobrevivido às interações com um buraco negro “normal” seria necessário que ele tivesse uma densidade 10 vezes superior à registrada. Para não nos deixar sem explicação, os autores recorreram a um recurso teórico, registrando a possibilidade de, enquanto no centro de M87, o aglomerado globular teria interagido com um sistema binário de buracos negros gêmeos, cada um contendo suas centenas de milhões de massas solares.

É, ou não é esquisito?