Simulação mostra como é o nascimento de uma estrela; veja imagens

Uma equipe de cientistas desenvolveu uma simulação realista e colorida de como se parece o começo da vida de uma estrela.

Ela se chama Starforge (“forja de estrelas”, em tradução livre), um acrônimo para Formação de Estrelas em Ambientes Gasosos em inglês, e modela uma nuvem de gás inteira que serve como nascedouro estelar. Este é o lugar onde nascem as estrelas. 

Desta nuvem rodopiante de gás, as estrelas se formam e desenvolvem, mostrando a dinâmica do processo. O modelo também mostra outras atividades, como radiação, vento e supernovas, ou explosões de estrelas próximas, e como elas impactam a formação de uma estrela.

Embora sirva como uma bela exploração estelar para quem assiste, os cientistas querem usar o modelo para entender melhor os detalhes da formação das estrelas. Alguns dos questionamentos incluem por que a formação estelar pode ser devagar e ineficiente, por que elas se formam em aglomerados e como a massa delas é determinada. 

Veja imagens da formação das estrelas feitas pelo Starforge:

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O Starforge já está ajudando os cientistas a entenderem como jatos de gás de alta velocidade que ocorrem junto da formação estelar ajudam a determinar a massa das estrelas. 

Quando rodaram a simulação sem esses jatos, as estrelas ficavam muito grandes, algumas com 10 vezes a massa do sol. Acrescentar os jatos resultou em estrelas mais realistas, com menos da metade da massa do astro-rei.

“Os jatos interrompem a chegada de gás na direção da estrela”, disse Michael Grudic, colíder da pesquisa e bolsista de pós-doutorado no Centro de Exploração Interdisciplinar e Pesquisa em Astrofísica da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos. 

“Eles essencialmente sopram o gás que teria ido para a estrela e aumentado a massa dela. As pessoas suspeitavam que isso poderia acontecer, mas, ao simular o sistema completo, tivemos uma compreensão robusta de como isso funciona”. 

Saber a massa de uma estrela pode ajudar os cientistas a determinarem outros fatores, como o brilho dela e quando ela morrerá. 

A pesquisa que foi necessária para a criação deste modelo foi publicada na última terça-feira (18) na revista Monthy Notices da Royal Astronomic Society. Um trabalho que descreve a função dos jatos durante a formação estelar saiu na mesma publicação em fevereiro. 

“As pessoas simulam a formação estelar já há algumas décadas, mas o Starforge é um salto quântico de tecnologia”, disse Grudic. “Outros modelos foram capazes de simular uma parte minúscula da nuvem onde as estrelas se formam —não a nuvem inteira em alta resolução. Sem ver a imagem maior, perdemos muitos fatores que podem influenciar no resultado da estrela”. 

STARFORGE: The Anvil of Creation

Os mistérios da formação das estrelas

As estrelas podem fazer um show cintilante no nosso céu noturno, mas elas também têm papéis fundamentais no universo. No Sistema Solar, a vida seria impossível sem o calor e a luz do Sol. Elas levam para a formação de planetas, que elas abrigam em sistemas. E quando as estrelas morrem, elas soltam elementos cruciais, incluindo metais pesados.

Ainda assim, o começo da vida delas segue como um mistério. 

“Como as estrelas se formam é uma questão central da astrofísica”, disse Claude-André Faucher-Guiguère, autor sênior do estudo e professor associado no Departamento de Física e Astronomia da Unniversidade Northwestern, em nota. 

“Essa é uma questão muito desafiadora de explorar por causa do alcance dos processos físicos envolvidos. Essa nova simulação vai nos ajudar a responder perguntas fundamentais que definitivamente não poderíamos responder antes”. 

O nascimento de uma estrela pode levar dezenas de milhões de anos, então quando os astrônomos usam telescópios para estudar o céu noturno, eles só conseguem ver breves períodos desse processo. As estrelas também são díficeis de ver enquanto se formam. 

“Quando observamos as estrelas se formando em qualquer região, tudo o que vemos são os locais de formação estelar congelados no tempo”, descreveu Grudic. “As estrelas também se formam em nuvens de poeira, então ficam principalmente escondidas”. 

As simulações oferecem a melhor maneira de puxar as cortinas e ver o que realmente acontece quando as estrelas se formam.

Para criar o Starforge, os pesquisadores combinaram elementos conhecidos, como a dinâmica dos gases, a gravidade, o aquecimento e resfriamento, campos magnéticos e atividade estelar. 

Rodar uma dessas simulações pode levar meses, então um dos maiores supercomputadores do mundo, operado pelo Centro de Computação Avançada do Texas, foi usado. 

O resultado final é o Starforge, que começa com uma nuvem de gás dezenas a milhões de vezes maior que a massa do nosso sol flutuando na galáxia. Ao longo do tempo, essa nuvem evolui, estruturas se formam, caem e se quebram. Dessa destruição, estrelas individuais surgem. Depois de terem se formado, elas lançam jatos de gás que atravessam essas nuvens.

Uma vez que todo o gás é usado, a formação das estrelas pára.

Usar o Starforge também pode ajudar os pesquisadores a aprenderem mais sobre como as galáxias se espalharam pelo universo. 

“Entender a formação das galáxias depende das teorias sobre a formação estelar”, falou Grudic. “Se conseguirmos compreender a formação estelar, então podemos entender a formação das galáxias. E ao entender a formação das galáxias, poderemos entender mais sobre do que o universo é feito. Entender de onde viemos e como estamos situados neste universo, no final, depende de entender as origens das estrelas”. 

Considerando que somos feitos de material estelar, como o astrônomo Carl Sagan disse uma vez, entender mais sobre as estrelas revela mais sobre nós mesmos também. 

“Saber a massa de uma estrela também nos diz muito sobre o brilho e os tipos de reação nuclear que acontecem dentro dela”, disse Faucher-Guiguère. “Com isso, podemos aprender mais sobre os elementos que são sintetizados dentro das estrelas, como carbono e oxigênio — elementos que também nos formam”. 

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