No Limite da Estabilidade

Uma estrela vive sempre no fio da navalha. Por um lado, o peso do gás ionizado (plasma) que a constitui tenta constantemente esmagá-la, pois as estrelas não são corpos rígidos. Por outro lado, a radiação libertada pelas reacções de fusão no seu âmago, em que átomos mais complexos são sintetizados a partir de outros mais simples, exerce uma pressão no plasma, forçando a sua expansão. O delicado equilíbrio entre estas duas forças antagónicas — designado por equilíbrio hidrostático — tem de ser mantido ao longo da vida da estrela. Algumas estrelas, no entanto, são tão maciças e tão luminosas que a pressão da radiação está próxima do valor máximo teórico a partir do qual a estrela se dispersaria completamente para o espaço. Este valor é designado por “Limite de Eddington”.

Três estrelas supermaciças e instáveis (qF362, Pistol Star e G0.120–0.048) no Enxame do Quintupleto, junto ao centro da Via Láctea. A imagem foi obtida com o Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS), um instrumento a bordo do Telescópio Espacial Hubble. As bolhas de plasma ejectadas por estas estrelas são bem visíveis na imagem. Estrelas como estas são extremamente raras, conhecendo-se apenas algumas dezenas na Via Láctea. Crédito: Wang et. al., 2009.

A mais famosa destas estrelas é Eta (η) Carinae, situada na constelação austral de Carina, a Quilha. Trata-se de um sistema binário em que ambas as componentes são estrelas supergigantes azuis, muito maciças e quentes. A maior das duas estrelas tem mais de 100 massas solares e uma luminosidade de 5 milhões de sóis em todos os comprimentos de onda do espectro electromagnético. É uma das estrelas mais luminosas da Via Láctea e vive perigosamente perto do limite de Eddington. Da outra estrela do sistema pouco se sabe. Estima-se que seja uma supergigante azul normal, ainda assim um colosso com 30 massas solares e uma luminosidade mais de 100 mil vezes superior à solar.

Eta Carinae (seta) está localizada numa maternidade estelar gigante, NGC 3372, situada a uma distância de 7500 anos-luz. NGC 3372 é um objecto espectacular no céu austral. Crédito: Marcus & Gail Davies.

Estrelas como a componente principal de Eta Carinae são muito instáveis e perdem massa a um ritmo prodigioso, numa tentativa desesperada de manter o seu equilíbrio interno. De facto, os astrónomos estimam que a estrela terá iniciado a sua vida com 150 massas solares e, nos poucos milhões de anos que tem de vida, terá já ejectado pelo menos 30 para o espaço. No início do século XIX, os astrónomos tiveram o privilégio de assistir a uma destas “crises existenciais”. Normalmente no limite de visibilidade a olho nu, Eta Carinae apresentou um aumento de brilho gradual ao longo de vários anos, até atingir um pico de luminosidade em 1843. Entre 1837 e 1845, foi a segunda estrela mais brilhante do céu, ultrapassada apenas por Sirius, na constelação do Cão Maior.

A curva de luz de Eta Carinae, desde o início do século XIX até à actualidade. A grande erupção é bem visível entre 1830 e 1850. Nas últimas décadas, tem-se assistido a um aumento do brilho do sistema, levando alguns astrónomos a sugerir que poderá estar próxima uma nova erupção. Crédito: La Plata Astronomical Observatory, Argentina.

Por detrás desta erupção, sabe-se hoje, esteve um episódio particularmente violento de perda de massa por parte da estrela: Eta Carinae ejectou para o espaço entre 10 a 20 massas solares de material, que formaram gradualmente uma nebulosa bipolar em torno do sistema binário. À medida que ia arrefecendo, esta bolha de material tornou a estrela mais brilhante no espectro visível, absorvendo a intensa radiação ultravioleta das supergigantes e re-emitindo essa energia em comprimentos de onda mais longos. Na altura, o material à volta do sistema era tão denso que Eta Carinae pareceu, durante muitos anos, ter-se transformado numa supergigante amarela, muito mais fria do que era na realidade. Não obstante esta mudança no aspecto exterior, a luminosidade total do sistema, em todos os comprimentos de onda, manteve-se essencialmente constante.

Imaginem só: 10 massas solares atiradas para o espaço em apenas alguns anos! Para estrelas como Eta Carinae, a luta pela sobrevivência pode ter consequências espectaculares.

A nebulosa bipolar fotografada pelo Telescópio Espacial Hubble. A posição de Eta Carinae está assinalada pela seta, precisamente entre os dois lobos da nebulosa resultante da erupção de 1843. Crédito: NASA, ESA e Hubble SM4 ERO Team.