Estrelas 'muito pequenas para existir': astrônomos desvendam 'elo perdido' na vida de anãs brancas

A ciência parece ter chegado a uma conclusão sobre uma questão misteriosa e problemática: a existência de estrelas muito pequenas, que de tão pequenas, não deveriam existir.

Pequenas anãs brancas são consideradas muito pequenas para existir na vida atual do Universo, mas não foram poucas as vezes em que pudemos observar sua massa sendo drenada por companheiras binárias, um mecanismo suspeito há muito tempo que poderia explicar seu tamanho, mas que nunca havia sido comprovado antes.

A recente descoberta divulgada pelo Science Alert, ajuda a compreender o estágio evolutivo de estrelas mortas, e suas parceiras binárias eram o "elo perdido" na equação das variáveis cataclísmicas evoluídas.

"Observamos a primeira prova física de uma nova população de estrelas binárias de transição", disse o astrônomo do Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, nos EUA, Kareem El-Badry. "Isso é empolgante; é o elo evolutivo que faltava nos modelos de formação de estrelas binárias que temos procurado."

Chamamos de anãs brancas as estrelas que têm menos de oito vezes a massa do Sol, sem combustível para o processo de fusão nuclear. Quase no fim de sua existência, a estrela acaba ejetando a maior parte de sua massa e o núcleo colapsa em um objeto extremamente denso, cerca de 1,4 vezes a massa do Sol, compactado em uma esfera do tamanho da Terra (embora possam variar).

O que já chamou a atenção dos cientistas é que em algumas raras ocasiões, as anãs brancas podem ter massas tão baixas que, de acordo com os modelos de evolução estelar, não deveriam existir. Essas estrelas de massa extremamente baixa (ELM, na sigla em inglês) têm somente um terço da massa do Sol, aproximadamente. Essa perda de massa deveria levar muito mais tempo que a vida atual do Universo, que é de apenas 13,8 bilhões de anos, mas apenas se a estrela existir de forma isolada.

Segundo os pesquisadores, se alguma outra coisa (como uma companheira binária) sugasse a massa da anã branca, isso aceleraria o processo de forma significativa, o que explica o fenômeno de existência de ELMs no Universo. A única questão que se apresentava, até agora, é que o processo nunca havia sido observado.

De acordo com a teoria, o processo deveria ocorrer após uma fase denominada estágio de variável cataclísmica. Isso ocorre quando uma anã branca está em um sistema binário com outra estrela, tão próximas que a anã branca está agregando material de sua companheira.

Periodicamente, a anã branca entra em erupção e ocorre uma fusão descontrolada de hidrogênio em sua atmosfera, graças ao material agregado de sua companheira binária. Esses cataclismos causam variações no brilho, daí o nome.

Astronomer Kareem El-Badry (@kjb_astro) has observed a new class of stars! Named pre-ELM white dwarfs, the stars were predicted to exist for yrs but until now, were never observed in space. Shoutout to @ESAGaia, the @ZTFSurvey & the @LickObservatory for making this wrk possible. pic.twitter.com/bvyDxlLP53

— Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (@CenterForAstro) December 1, 2021

Astrônomo Kareem El-Badry observou uma nova classe de estrelas! Chamadas de anãs brancas pré-ELM, as estrelas foram previstas para existir por anos, mas até agora, nunca foram observadas no espaço. Obrigado ao Observatório Espacial de Gaia, à instalação transitória Zwicky e ao Observatório Lick por tornar este trabalho possível

Quando uma anã branca absorve tanto material, existe o risco de que ela se torne instável e exploda como uma supernova, mas, o que aponta o estudo é que, ao contrário, a outra estrela possa acabar roubando massa da anã branca.

El-Badry e seus colegas observaram 50 estrelas que poderiam estar neste estágio intermediário, usando os dados de pesquisas astronômicas do Observatório Espacial de Gaia e da instalação transitória de Zwicky. Em seguida, obtiveram observações detalhadas de 21 dessas binárias através do Telescópio Shane, no Observatório Lick.

Tiro certeiro

"Cem por cento dos candidatos eram esses pré-ELMs que estávamos procurando. Eles eram mais inchados e estufados que os ELMs. Eles também tinham a forma de ovo porque a atração gravitacional da outra estrela distorce sua forma esférica", disse Badry.

"Encontramos a ligação evolutiva entre duas classes de estrelas binárias [variáveis cataclísmicas e anãs brancas ELM] e encontramos um número decente delas."

Dentre as binárias, a maioria possuía 0,15 vezes a massa do Sol, com companheiras de 0,8 vezes (a massa do Sol). Durante a observação, todas as anãs brancas demonstraram sinais de perda de massa para as estrelas companheiras.

Segundo a pesquisa, para 13 das observadas, o processo ainda estava em andamento, enquanto oito delas já não perdiam mais massa, porém estavam inchadas, como se tivessem perdido massa recentemente.

As 21 estrelas eram mais quentes e brilhantes que as normalmente avistadas em uma anã branca de variável cataclísmica. Ainda serão necessários novos trabalhos para se ter a total compreensão da população de variáveis cataclísmicas evoluídas, que incluam a observação mais detalhada das 21 binárias observadas. A equipe está entusiasmada para examinar as outras 29 binárias mais de perto.

O estudo foi publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.