Estruturas do Universo

No Sistema Solar, temos 8 planetas (e diversos outros objetos) orbitando uma estrela solitária, o Sol. No entanto, sistemas desse tipo, com apenas uma estrela central, são minoria.

Na verdade, mais do que metade das estrelas que vemos no céu estão acompanhadas por uma ou mais companheiras. Elas formam sistemas onde exercem suas forças gravitacionais umas sobre as outras, com variadas configurações:

• Estrelas grandes e quentes sendo orbitadas por companheiras menores e mais frias;
• Sistemas de duas estrelas circundadas por planetas em sua órbita;
• Pares pulsando raios X, enquanto uma componente é devorada pela outra;
• Grupos de 3 ou mais estrelas, perfazendo complexas danças gravitacionais.

Um sistema de estrelas binárias é formado por duas estrelas orbitando um centro de massa comum (baricentro).

As duas companheiras podem diferir uma da outra significativamente em massa. Podemos ter, por exemplo, uma estrela amarela de tamanho médio, como nosso Sol, presa em um abraço orbital com uma anã vermelha, um tipo de estrela que se encontra na fase de sequência principal (período do ciclo de vida em que a estrela é estável), assim como o Sol, porém é muito menor e mais fria.

Em alguns pares, uma das componentes pode evoluir rapidamente para gigante ou supergigante vermelha, enquando sua pequena parceira permanece estável.

Sistemas binários também podem ter planetas em sua órbita. Se você estivesse em um desses mundos, poderia ver dois sóis no céu, assim como no fictício planeta Tatooine da série Star Wars.

Pares de estrelas de nêutrons podem espiralar e colidir, gerando alguns dos elementos pesados do Universo, como o ouro, a platina e o iodo.

Algumas estrelas binárias são vistas, aqui da Terra, produzindo seus próprios eclipses. Elas são chamadas de binárias eclipsantes.

Os eclipses são cientificamente valiosos, pois a observação de variações luminosas, quando uma estrela passa na frente da outra, pode revelar suas massas, diâmetros, órbitas precisas e até mesmo do que são compostas.

Uma classe especial de estrelas binárias é a dos sistemas binários de raios X, assim chamados por emitirem radiação nessa faixa do espectro eletromagnético. Um sistema desse tipo é formado por uma estrela normal e uma colapsada (anã branca, estrela de nêutrons ou buraco negro).

A força gravitacional mais intensa da estrela colapsada pode começar a atrair material da estrela companheira, se esta orbitar suficientemente perto. O processo é chamado de acreção.

O material adicional atraído pela superfície da estrela mais densa precisa passar por uma violenta região de transição, a camada limite (boundary layer). Nesta região, forma-se um disco de acreção, onde a matéria acrecida sofre fricção e se aquece a mais de 1 milhão de graus centígrados. Uma gradativa queda em espiral é forçada, na direção do objeto colapsado. Tudo indica que a camada limite é a fonte primária dos raios X.

Já que seres humanos não podem, de modo natural, ver o espectro de raios X, inventamos observatórios com telescópios que podem fazê-lo, e assim expandimos nossa capacidade de visão. Desta forma, torna-se possível uma investigação singular sobre fenômenos físicos extremos, em que são produzidas intensas fontes de radiação.

Tais fenômenos incluem pulsos luminosos semelhantes a faróis, emitidos por estrelas de nêutrons em rotação (pulsares), explosões termonucleares inflamadas no gás caído e quedas na luz das estrelas, que revelam a presença de material interveniente que forma o disco de acreção.

Se pudéssemos enxergar raios X em vez de luz ótica, teríamos uma visão muito diferente quando olhássemos para o céu. Ficaríamos impressionados com algumas centenas de estrelas muito brilhantes, a maior parte delas localizadas em torno do centro da galáxia.

Elas são, em sua maioria, binários de raios X, em cada um dos quais a estrela colapsada está devorando material de sua estrela companheira.

Já citamos que há grupos de três ou mais estrelas, com suas órbitas intrinsecamente entrelaçadas pela gravidade. Já foram observadas, em um sistema, nada menos do que sete estrelas.

Assim como ocorre com os binários, um sistema triplo também pode hospedar planetas. Um exemplo é o sistema Alpha Centauri, composto por três astros, onde sabe-se que Proxima Centauri, a estrela mais próxima de nós depois do Sol, tem em sua órbita ao menos um planeta.

Outro sistema triplo, o HD 131399, inclui um planeta gasoso gigante com quatro vezes a massa de Júpiter, em órbita de sua estrela central, formando um sistema em torno do qual orbitam outras duas estrelas, a uma distância muito maior.

Recentemente, foi descoberto um espetacular sistema de seis estrelas, chamado TYC 7037-89-1, com uma complexa interação gravitacional.

Nele, três pares separados orbitam-se mutuamente de forma tipicamente binária, mas dois desses pares também estão em órbita um do outro. O terceiro par, a uma distância maior, orbita os outros dois. Vistos aqui da Terra, cada um desses pares é um binário eclipsante. Veja o esquema abaixo: