gov-civil-vilareal.ptPequena, mas poderosa: os astrônomos encontram a menor, mas a maior anã branca já vista
>Os astrônomos encontraram uma pequena, mas poderosa estrela morta (ish), uma anã branca que é a menor e a mais massiva já vista . Ele também gira rapidamente, acumula um campo magnético violento e pode eventualmente colapsar em uma estrela de nêutrons ainda menor e mais densa.
Sério, essa coisinha estranha tem tudo.
Uma anã branca é o que sobra depois que uma estrela como o Sol morre . Neste momento, o Sol está felizmente fundindo hidrogênio em hélio em seu núcleo, fornecendo-lhe a energia que recebemos, bem como a pressão de que ele precisa para sustentar cerca de um oitavo milhão de toneladas de material em suas camadas externas pressionando o núcleo.
Quando esse combustível de hidrogênio acaba, uma complicada série de eventos ocorre. Algumas etapas ao longo do caminho são que o núcleo agora todo de hélio começa a se fundir para se tornar carbono e oxigênio, enquanto as camadas externas incham e começam a soprar em ventos densos de partículas. Eventualmente, o núcleo fica exposto ao espaço. Quente e super-denso, chamamos esse objeto de anã branca . Uma vez formado, ele geralmente fica lá no espaço, resfriando lentamente com o tempo.
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Imagem do Hubble de uma das estrelas binárias mais próximas do Sol: Sirius A (centro) e sua anã branca companheira B (no canto inferior esquerdo); A é aproximadamente 10.000 vezes mais brilhante. Crédito: NASA, ESA, H. Bond (STScI) e M. Barstow (University of Leicester
Uma anã branca típica tem cerca de metade da massa do Sol, mas essa matéria é toda comprimida por sua própria gravidade em uma bola compacta apenas do tamanho da Terra. É denso. Tão densa que a mecânica quântica levanta sua cabeça bizarra: é sustentada pelo que é chamado pressão de degeneração de elétrons , um estado estranho da matéria em que os elétrons se repelem com um fervor tremendo, com muito mais força do que o tipo de coisa usual 'cargas semelhantes se repelem'. Essa pressão é o que mantém a anã branca contra sua própria gravidade ridiculamente forte.
Mas também significa que se você adicionar massa a uma anã branca, ela fica menor . Normalmente, quando você adiciona massa a alguma coisa (pense em duas bolas de argila que você esmaga juntas), ela fica maior. Mas com a pressão de degeneração acontece o oposto.
E isso nos leva à anã branca ZTF J190132.9 + 145808.7.
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Uma equipe de astrônomos o encontrou em um levantamento do céu feito com o Zwicky Transient Facility (daí o ZTF em seu nome), que procura por objetos que se movem ou mudam de brilho. A estrela era incomum: tinha uma cor estranha para uma anã branca, especificamente uma ligada a anãs brancas de massa excepcionalmente alta.
Eles seguiram com as observações ZTF J190132.9 + 145808.7 (vamos chamá-lo de J1901 para breve) no telescópio de 5 metros no Observatório Palomar e descobriram que a anã branca era variável, mudando seu brilho rapidamente. E eu quero dizer rapidamente: ficou mais claro e escuro em uma escala de tempo de 6,94 minutos. Sim, minutos. Isso indica sua velocidade de rotação, que por si só é surpreendente: um objeto com milhares de quilômetros girando em menos de 7 minutos!
As observações de Gaia indicaram uma distância de 134 anos-luz da Terra, o que é muito próximo, e também que está brilhando quente a cerca de 46.000 ° C - oito vezes mais quente que o sol. Com todas essas medições em mãos, os astrônomos puderam encontrar o tamanho do J1901, e é aqui que as coisas ficam realmente estranhas: é minúsculo, com pouco menos de 4.300 quilômetros de largura, a menor anã branca já vista.
Arte mostrando a anã branca ZTF J190132.9 + 145808.7, a menor já encontrada, em comparação com a Lua em escala. Crédito: Giuseppe Parisi
Isso é um terço do tamanho da Terra, apenas um pouco maior que a Lua! Pequeno, mesmo para uma anã branca. Especialmente para um. Lembre-se, mais massa significa estrela menor, então esta deve ser massiva. Na verdade, eles calculam que é cerca de 1,35 vezes a massa do Sol.
E é aí que isso se torna incrível. Isso a torna a anã branca mais massiva conhecida e, na verdade, quase a mais massiva uma anã branca sempre pode ser .
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Se uma anã branca atinge cerca de 1,44 vezes a massa do Sol, mesmo a pressão da degeneração dos elétrons não pode sustentá-la. Ele entra em colapso sob sua própria gravidade. Nesse ponto ou se torna uma estrela de nêutrons ainda mais densa e assustadora , ou explode: Detona, se dilacerando, criando uma supernova.
J1901 é o mais próximo já visto desse limite.
A equipe acha que J1901 começou como dois estrelas como o Sol em uma órbita binária em torno uma da outra. Eventualmente, ambos se tornaram gigantes vermelhos, morreram e deixaram para trás cadáveres de anãs brancas, cada um com talvez 2/3 da massa do Sol. Ao longo de bilhões de anos, eles espiralaram juntos e se fundiram (provavelmente menos de 100 milhões de anos atrás, dada a alta temperatura), formando esta anã branca ultra-massiva, mas menos do que explodindo.
Isso explica algumas outras propriedades dele também. O giro rápido faz sentido porque dois objetos em espiral mais perto têm muito momento angular, o que significa que o objeto final mesclado deve girar rapidamente - a maioria das anãs brancas tem um período de giro de muitas horas, então este é bastante rápido.
Além disso, eles mediram um campo magnético intenso para o J1901, cerca de um bilhão de vezes a força do campo magnético da Terra. Modelos teóricos mostram que a fusão de duas anãs brancas pode gerar um magnetismo tremendo, então isso também se encaixa.
Eles observam em seu artigo que, à medida que a estrela envelhece, uma série de reações nucleares em seu núcleo pode resultar na absorção de elétrons por isótopos de sódio e magnésio. O fato é que esses elétrons são necessários para sustentar a estrela. Se os elétrons forem absorvidos, a estrela encolherá ainda mais. Se encolher muito, pode criar pressão suficiente para entrar em colapso, tornando-se uma estrela de nêutrons de qualquer maneira.
Também pode explodir, dependendo de propriedades específicas que são difíceis de definir. Na sua distância atual, isso seria ruim - as supernovas são altamente energéticas - mas a boa notícia é que, mesmo que isso aconteça (e é provavelmente improvável), não acontecerá por bilhões de anos e, enquanto isso, o movimento do J1901 ao redor da galáxia irá carregue-o para longe de nós.
Essa descoberta é importante por muitos motivos. 95% de todas as estrelas eventualmente se tornam anãs brancas, e metade delas estão em sistemas binários, então devemos esperar ver muitas anãs brancas semelhantes a J1901. Sua proximidade conosco também indica isso; se fossem raros, você esperaria que o mais próximo estivesse a dezenas de milhares de anos-luz de distância através da galáxia, e não bem ao lado, a 134 anos-luz de distância. Portanto, é um bom exemplo do que deve ser um objeto comum, mas muito poucos dos quais foram estudados de perto. Algumas outras anãs brancas pequenas e massivas são conhecidas, mas a J910 é a detentora do recorde de tamanho.
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Além disso, anãs brancas binárias podem gerar supernovas, e elas, por sua vez, nos dizem muito sobre o comportamento do Universo como um todo, então isso é legal.
Cerca de 400.000 anãs brancas em nossa galáxia foram catalogadas, mas deveria haver bilhões mais. Os estranhos são inevitáveis em uma amostra tão grande. Que outras coisas surpreendentes ainda não foram descobertas? E o que aprenderemos sobre este estranho cosmos em que vivemos quando eles forem encontrados?
