Problema Duplo: Um Anão Branco Surpreende Astrônomos | O universo
Problema Duplo: Um Anão Branco Surpreende Astrônomos
Os astrônomos detectaram uma explosão de raios X de uma estrela na Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia próxima a quase 200.000 anos-luz da Terra. Uma combinação de dados de raios X e ópticos indica que a fonte dessa radiação é uma estrela anã branca que pode ser a anã branca de maior crescimento já observada.
Em vários bilhões de anos, nosso Sol ficará sem a maior parte de seu combustível nuclear e encolherá para uma estrela muito menor, mais fraca, do tamanho da Terra. Como uma massa equivalente à do Sol é compactada em um volume tão pequeno, a gravidade na superfície de uma anã branca é várias centenas de milhares de vezes a da Terra.
Ao contrário do nosso Sol, a maioria das estrelas, incluindo anãs brancas, não existe isoladamente, mas fazem parte de pares chamados "sistemas binários". Se as estrelas estiverem próximas o suficiente, a gravidade da anã branca pode puxar a matéria para longe de sua companheira.
Um novo estudo baseado em observações com o Observatório de Raios-X Chandra da NASA e o Observatório Neil Gehrels Swift relatou a descoberta de uma emissão distinta de raios X de um sistema binário contendo uma anã branca chamada ASASSN-16oh. A descoberta envolve a detecção de baixa energia – o que os astrônomos chamam de "soft" – raios X, produzidos pelo gás a temperaturas de várias centenas de milhares de graus. Em contraste, raios X de alta energia revelam fenômenos a temperaturas de dezenas de milhões de graus. A emissão de raios-X da ASASSN-16oh é muito mais brilhante do que os raios-X suaves produzidos pelas atmosferas de estrelas normais, colocando-as na categoria especial de uma fonte de raios X supersoft.
Durante anos, os astrônomos pensaram que a emissão excessiva de raios X de estrelas anãs brancas é produzida por fusão nuclear em uma camada quente e densa de núcleos de hidrogênio e hélio. Esse material volátil acumulou-se desde a infalibilidade da matéria da estrela companheira até a superfície da anã branca, e levou a uma explosão de fusão nuclear semelhante a uma bomba de hidrogênio.
No entanto, o ASASSN-16oh mostra que há mais na história. Este binário foi descoberto pela Pesquisa Automática para Supernovas (ASASSN), uma coleção de cerca de 20 telescópios ópticos distribuídos ao redor do globo para automaticamente pesquisar todo o céu todas as noites para supernovas e outros eventos transitórios. Os astrônomos usaram o Chandra e o Swift para detectar a emissão de raios X supersoft.
"No passado, todas as fontes supersoft foram associadas à fusão nuclear na superfície de anãs brancas", disse o principal autor do estudo, Tom Maccarone, professor do Departamento de Física e Astronomia do Texas, que liderou o novo estudo publicado em dezembro. 3ª edição da Nature Astronomy.
Como nenhum dos sinais de fusão nuclear está presente, os autores apresentam um cenário diferente. Tal como acontece com a explicação da fusão, a anã branca está puxando o gás para longe de uma estrela companheira, uma gigante vermelha. Em um processo chamado acreção, o gás é puxado para um grande disco em torno da anã branca e se torna mais quente à medida que espirala em direção à anã branca, como mostrado na nossa ilustração. O gás então cai sobre a anã branca, produzindo raios-X ao longo de um cinto onde o disco encontra a estrela. A taxa de entrada de matéria no disco varia em grande quantidade. Quando o material começa a fluir mais rapidamente, o brilho do raio X do sistema torna-se muito mais alto.
"A transferência de massa está acontecendo em uma taxa mais alta do que em qualquer sistema que pegamos no passado", acrescentou Maccarone.
Se a anã branca continuar ganhando massa, ela poderá atingir um limite de massa e se destruir em uma explosão de supernova Tipo Ia, um tipo de evento usado para descobrir que a expansão do universo está se acelerando. A análise da equipe sugere que a anã branca já é extraordinariamente grande, então o ASASSN-16oh pode ser relativamente próximo – em termos astronômicos – de explodir como uma supernova.
"Nosso resultado contradiz um consenso de décadas sobre como a emissão de raios X supersoft de anãs brancas é produzida", disse o co-autor Thomas Nelson, da Universidade de Pittsburgh. "Agora sabemos que a emissão de raios-X pode ser feita de duas maneiras diferentes: por fusão nuclear ou pelo acúmulo de matéria de um companheiro".
Também participaram do estudo cientistas da Universidade A & M do Texas, o Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, a Universidade de Southampton, a Universidade do Estado Livre na República da África do Sul, o Observatório Astronômico da África do Sul, a Universidade Estadual de Michigan, a Universidade Estadual de Nova Jersey. Observatório da Universidade de Varsóvia, Ohio State University e da Universidade de Warwick.
O Marshall Space Flight Center da NASA, em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra para o Diretório de Missões Científicas da NASA em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory, em Cambridge, Massachusetts, controla a ciência e as operações de voo do Chandra.