14/07/2021 - 17:52
Uma equipe internacional de astrônomos registrou a rara ocorrência de duas estrelas em espiral para a sua ruína, observando os sinais reveladores de uma estrela em forma de lágrima. A trágica forma é causada por uma enorme anã branca próxima, que distorce a estrela com sua intensa gravidade. O processo se encaminha para uma futura supernova, que consumirá esses dois objetos astronômicos.
Encontrado por uma equipe internacional de astrônomos e astrofísicos liderados pela Universidade de Warwick (Reino Unido), esse sistema binário é um dos poucos sistemas estelares descobertos que um dia verá uma estrela anã branca reacender seu núcleo. O estudo a seu respeito foi publicado na revista Nature Astronomy.
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Os astrônomos puderam confirmar que as duas estrelas estão nos estágios iniciais de uma espiral que provavelmente terminará em uma supernova tipo Ia. Esse tipo de supernova ajuda os astrônomos a determinar a velocidade com que o universo está se expandindo.
Velocidade vertiginosa
O sistema estelar binário HD265435 está localizado a cerca de 1.500 anos-luz de distância. É composto por uma estrela subanã quente e uma estrela anã branca orbitando uma a outra a uma velocidade vertiginosa de cerca de 100 minutos. Anãs brancas são estrelas “mortas” que queimaram todo o seu combustível e entraram em colapso. Esse processo as tornou pequenas, mas extremamente densas.
Acredita-se geralmente que uma supernova tipo Ia ocorre quando o núcleo de uma estrela anã branca reacende, levando a uma explosão termonuclear. Existem dois cenários em que isso pode acontecer. No primeiro, a anã branca ganha massa suficiente para atingir 1,4 vez a massa do nosso Sol, conhecido como limite de Chandrasekhar. O sistema HD265435 se encaixa no segundo cenário, no qual a massa total de um sistema estelar próximo de múltiplas estrelas está perto ou acima deste limite. Apenas um punhado de outros sistemas estelares já descobertos vão atingir esse limite e resultar em uma supernova tipo Ia.
A autora principal do estudo, Ingrid Pelisoli, do Departamento de Física da Universidade de Warwick, explica: “Não sabemos exatamente como essas supernovas explodem, mas sabemos que tem que acontecer porque vemos isso acontecendo em outras partes do universo”.
Distorção da forma
Ela acrescentou: “Uma maneira é se a anã branca acumular massa suficiente da subanã quente, conforme as duas estão orbitando uma a outra e se aproximando, a matéria começará a escapar da subanã quente e cair sobre a anã branca. Outra maneira é que como elas estão perdendo energia para as emissões das ondas gravitacionais, elas se aproximarão até se fundirem. Assim que a anã branca ganhar massa suficiente com qualquer um dos métodos, ela se tornará uma supernova”.
Usando dados do Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess), da Nasa, a equipe conseguiu observar a subanã quente. Embora não tenham detectado a anã branca, os pesquisadores notaram que o brilho da subanã quente variava com o tempo. Isso sugere que um objeto massivo próximo estava distorcendo a estrela em forma de lágrima.
Os astrônomos então usaram o Observatório Palomar, na Califórnia, e o Echellette Spectrograph and Imager (ESI) do Observatório W. M. Keck, no Havaí, para medir a velocidade radial e a velocidade de rotação da subanã quente. Isso lhes permitiu confirmar que a anã branca oculta é tão pesada quanto o nosso Sol, mas apenas ligeiramente menor do que o raio da Terra.
Contração para anã branca
Na combinação com a massa da subanã quente, que é um pouco mais de 0,6 vez a massa do nosso Sol, ambas as estrelas têm a massa necessária para originar uma supernova tipo Ia.
“Os dados do ESI do Observatório Keck foram cruciais para determinar que o sistema binário compacto excede o limite de massa de Chandrasekhar. Isso torna o HD265435 um dos poucos sistemas progenitores de supernova Ia conhecidos”, disse o coautor Thomas Kupfer, professor assistente do Departamento de Física e Astronomia da Texas Tech University (EUA).
Como as duas estrelas já estão próximas o suficiente para começar a espiralar mais próximas, a anã branca inevitavelmente se tornará uma supernova em cerca de 70 milhões de anos. Modelos teóricos produzidos especificamente para este estudo também preveem que a subanã quente se contrairá para se tornar uma estrela anã branca antes de se fundir com sua companheira.
Base de cálculo
As supernovas tipo Ia são importantes para a cosmologia como “velas padrão”. Seu brilho é constante e de um tipo específico de luz. Com isso, os astrônomos podem comparar que luminosidade elas deveriam ter com o que observamos na Terra, e a partir daí calcular a que distância estão com um bom grau de precisão. Ao observarem supernovas em galáxias distantes, os astrônomos combinam o que sabem de quão rápido essa galáxia está se movendo com nossa distância da supernova e calculam a expansão do universo.
“Quanto mais entendemos como funcionam as supernovas, melhor podemos calibrar nossas velas padrão. Isso é muito importante no momento porque há uma discrepância entre o que obtemos com esse tipo de vela padrão e o que obtemos por meio de outros métodos”, disse Pelisoli. “Quanto mais entendemos sobre como as supernovas se formam, melhor podemos entender se essa discrepância que estamos vendo se deve a uma nova física que desconhecemos e não levamos em consideração, ou simplesmente porque estamos subestimando as incertezas nessas distâncias.”
Ela prosseguiu: “Há outra discrepância entre a taxa estimada e observada de supernovas galácticas e o número de progenitores que vemos. Podemos estimar quantas supernovas existirão em nossa galáxia observando muitas galáxias, ou através do que sabemos da evolução estelar, e esse número é consistente. Mas se procuramos por objetos que podem se tornar supernovas, não temos o suficiente. Esta descoberta foi muito útil para estimar a contribuição de uma subanã quente e de sistemas binários de anã branca. Ainda não parece muito, nenhum dos canais que observamos parece ser suficiente”.
