cfq 7º ano

Sistemas estelares

Tipos de sistemas estelares

O que são Sistemas Estelares?

Cygnus X-1, um binário de raios-X
Fig. 1 – Impressão artística de
Cygnus X-1, um binário de raios-X

Um sistema estelar é um grupo de estrelas (e possivelmente outros corpos mais pequenos como planetas ou planetoides) que se orbitam umas às outras. Embora seja uma definição semelhante à de enxame estelar, o termo é geralmente usado para descrever um grupo de poucas estrelas, geralmente duas ou três, dando valor à influência gravitacional que têm umas sobre as outras.

Um sistema estelar tem um centro definitivo ao qual as estrelas do sistema orbitam, e um comportamento orbital bem delineado.

Os sistemas binários e múltiplos são comuns no Universo. A formação estelar resulta em sistemas múltiplos tanto como em estrelas individuais, tal como o Sol, de acordo com as observações.

As estrelas dos sistemas múltiplos orbitam-se mutuamente, e movem-se em torno do seu centro de massa, devido à interação gravitacional, um efeito que pode ser observado nas mudanças das suas posições relativas e velocidades radiais, e estão mais ou menos à mesma distância do Sistema Solar.

Embora o catálogo de Messier tivesse sido feito com o propósito de enumerar apenas objetos nebulosos que pudessem ser confundidos com cometas, que hoje sabemos serem enxames, nebulosas ou galáxias, os sistemas duplos ou múltiplos certamente não caem nestas categorias.

Mesmo assim, sabe-se de dois objetos de Messier que, no entanto, estão listados: M40 e M73. Estas entradas eram mais anotações posicionais. No caso de M40 foi um erro de Hevelius que registou uma nebulosa não existente, e no caso de M73, Messier teve a impressão de ver uma nebulosa por trás das suas quatro estrelas.

Sistemas binários

Historicamente, Ptolomeu foi o primeiro a observar estrelas duplas, que descreveu Eta Sagittarii como tal objeto. O termo "estrela binária" foi aparentemente introduzido por Sir William Herschel em 1802 para designar "uma estrela dupla real - a união de duas estrelas que formam um sistema pelas leis da atração". Quaisquer duas estrelas observadas, uma perto da outra, formam uma estrela dupla, a mais famosa sendo Mizar e Alcor na Ursa Maior.

O mais provável, no entanto, é que esta estrela dupla seja uma estrela mais próxima e outra mais afastada que apenas "parecem" estar juntas - as duas estrelas estão, na realidade, bem distantes entre si mas que por acaso se encontram quase na mesma direção vista a partir do nosso ponto de vista. Tais "binários falsos" têm o nome de binários óticos.

Com a invenção do telescópio, descobriu-se muitos destes objetos mentirosos. Herschel, em 1780, mediu as separações e orientações de mais de 700 pares que pareciam ser sistemas binários e descobriu que cerca de 50 tinham mudado de orientação ao longo de duas décadas de observação.

Os sistemas binários no qual as estrelas orbitam um ponto comum são então chamados binários visuais. Em outros casos, a única indicação de binaridade é obtida através do desvio de Doppler das linhas espectrais. Estes sistemas, conhecidos como binários espectroscópicos, consistem de relativamente próximos pares estelares cujo plano orbital se encontra substancialmente inclinado em relação ao plano da esfera celeste, tal que as linhas espectrais de ambas as estrelas são vistas a mudar regularmente para o azul e depois para o vermelho, à medida que orbitam para frente e para trás. Se o plano orbital for quase perpendicular ao plano da esfera celeste, para duas estrelas se ocultarem mutuamente regularmente, temos um binário eclipsante.

Os cientistas também descobriram que algumas estrelas parecem orbitar um espaço vazio. Os binários astrométricos, por exemplo, são estrelas relativamente próximas vistas a oscilar em torno de um ponto, sem companheira visível. Com alguns binários espectroscópicos, existe apenas um conjunto de linhas a mover-se. Os mesmos argumentos para binários vulgares podem ser usados para medir a massa da companheira. Esta pode ser muito ténue, atualmente indetetável ou perdida no brilho da estrela primária, ou até pode ser um objeto que não brilha no visível, tal como uma estrela de neutrões.

Por vezes, as provas indicam fortemente a presença de um buraco negro. Talvez o melhor exemplo seja Cygnus X-1, onde a massa do companheiro invisível é cerca de nove vezes a massa do Sol - excedendo de longe a massa máxima para uma estrela de neutrões, o outro candidato para a companheira.

Os binários são particularmente cruciais como um dos métodos principais pelo qual os astrónomos podem medir diretamente a massa de uma estrela distante. A força gravítica entre as estrelas individuais de um binário faz com que uma orbite a outra. A partir do padrão orbital do binário visual, ou da variação do tempo do espectro de um binário espectroscópico, a massa das suas estrelas podem por isso ser determinadas.

Dado que a maioria das estrelas habitam em sistemas binários, estes são particularmente importantes para o conhecimento dos processos pelo qual as estrelas se formam. Em particular, o período e massas do binário pode dizer-nos o momento angular do sistema. Dado que o momento angular é uma quantidade conservada na Física, os binários proporcionam-nos pistas importantes acerca das condições iniciais aquando da formação das estrelas.

Os sistemas binários são estáveis na ausência de influência por forças externas.

Sistemas triplos

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Fig. 2 - Comparação entre os tamanhos das
componentes do sistema Alpha Centauri ABC e o Sol

Um sistema estelar com três estrelas é conhecido como um sistema triplo ou estrela tripla. Estes sistemas com três ou mais estrelas podem ser instáveis, possivelmente resultando na ejeção de uma ou mais estrelas.

Geralmente, os cientistas têm mais dificuldade em modelar este tipo de sistemas do que os binários devido à sua natureza caótica.

Os sistemas triplos têm geralmente um binário próximo e uma companheira orbital mais distante. Exemplos de sistemas triplos: Alpha Centauri e P126.

Na grande constelação austral do Centauro, que envolve quase totalmente o Cruzeiro do Sul, encontra-se a terceira estrela mais brilhante do céu noturno - a Alpha Centauri, conhecida, também, pelos nomes próprios de Toliman e Rigil Kentaurus (o pé do Centauro).

É o sistema estelar mais próximo do Sol e foi a terceira estrela a ter sua distância anunciada (T. Henderson, 1839).

Na figura 2, pode ver-se este sistema de três estrelas, em que a estrela designada pela letra C apresenta a particularidade de ser a estrela mais próxima do Sol a cerca de 4,2 anos-luz de distância. O seu nome é PROXIMA CENTAURI (sem acentuação).

Sistemas quadrúplos

Os sistemas quádruplos geralmente têm dois próximos binários cujos centros orbitam um outro centro comum.

Vários exemplos de sistemas binários: Albireo, Sirius, Procyon, Alpha Centauri (triplo).

Exemplos de sistemas superiores ou iguais a quatro estrelas: Alcyone, Castor, Mizar, Eta de Lira.

Referências:

uranometrianova - Alpha Centauri

ccvalg - Sistemas estelares