M.Weiss / Centro de Astrofísica
Foi encontrado o par binário de estrelas com a órbita mais rápida descoberta até agora. Uma anã branca e uma estrela semelhante ao Sol dão um “abraço” a cada 51 minutos.
Há estrelas que estão presas em relações umas com as outras como pares binários. Um novo estudo encontrou um par binário de estrelas que estão tão próximas uma da outra que orbitam a cada 51 minutos — a órbita mais curta já vista num sistema binário — e a sua proximidade traz problemas.
Estrelas tão próximas umas das outras são chamadas de variáveis cataclísmicas. Nas variáveis cataclísmicas, a estrela primária é uma anã branca e, no caso de este par, a outra estrela é parecida com o Sol, mas mais velha.
As anãs brancas são pequenas quando comparadas com outras estrelas, aproximadamente do tamanho da Terra, mas são incrivelmente densas. A poderosa gravidade da anã branca afasta o material da sua companheira, a estrela doadora.
O material forma um anel de acreção ao redor da anã branca. Este processo cria flashes brilhantes em tempos irregulares ou variáveis à medida que o disco aquece e o material cai na anã branca.
As estrelas numa variável cataclísmica (CV) devem estar próximas umas das outras para que a anã branca “estrela vampira” extraia material da estrela doadora. Os astrónomos conhecem mais de 1000 CVs, e apenas uma dúzia deles têm órbitas menores que 75 minutos.
Mas os autores deste estudo encontraram a órbita mais próxima ainda. Este par de estrelas precisa de apenas 51 minutos para completar uma órbita. Isto é raro.
Um abraço com 8 mil milhões de anos
O estudo foi publicado na revista Nature e as estrelas analisadas estão a cerca de 3000 anos-luz de distância na direção da constelação de Hércules.
Estas estrelas estão no final de uma longa história. Já são companheiras há cerca de 8 mil milhões de anos, embora tenham envelhecido de maneira diferente — a anã branca é o remanescente de uma estrela de sequência principal que já foi uma gigante vermelha e agora é apenas um núcleo de matéria hiperdenso e sem fusão.
A sua companheira é uma estrela parecida com o Sol a caminho de se tornar uma gigante vermelha e, eventualmente, uma anã branca. Mas a anã branca existente está a interromper esse caminho e a consumir lentamente a companheira.
A estrela doadora maior tem aproximadamente a mesma temperatura que o nosso Sol. Mas perdeu tanto da sua massa que é minúscula; apenas um décimo do diâmetro do Sol, ou aproximadamente do tamanho de Júpiter.
“Esta estrela era parecida com o Sol, mas o Sol não pode caber numa órbita menor que oito horas — o que se passa aqui?”, explica Kevin Burdge, autor principal do estudo e membro do Departamento de Física do MIT.
A anã branca é ainda menor; a seu diâmetro é cerca de 1,5 vezes o da Terra, enquanto que a sua matéria densamente compactada significa que tem cerca de 56% da massa do Sol. Um objeto bizarro.
As estrelas não estão só extremamente próximas como também se eclipsam mutuamente da nossa linha de visão. Isso deu aos cientistas várias oportunidades para observar os eclipses e fazer medições precisas de ambas as estrelas.
Os cientistas descobriram que a estrela vampira está a retirar o hidrogénio da estrela doadora e agora está a começar a canibalizar o hélio. “Este é um caso raro em que apanhamos um destes sistemas no ato de mudar de acreção de hidrogênio para hélio”, disse o principal autor Burdge.
Solução para um elo perdido na astrofísica
Observar uma estrela binária a mudar de acreção de hidrogénio para hélio é essencial porque a mudança é um elo perdido na astrofísica. Os astrónomos conhecem uma população de CVs chamada CVs de hélio, mas não havia evidências claras de como as estrelas nesses CVs mudaram de hidrogénio para hélio.
Mas as novas observações mudaram isso e mostraram que a estrela doadora tem aproximadamente a mesma temperatura do Sol, mas é 100 vezes mais densa. Essa densidade significa que a estrela tem uma composição rica em hélio e a anã branca companheira está a acumular hélio em vez de hidrogénio.
Os cientistas previram há décadas que as estrelas binárias poderiam encolher até que as suas órbitas fossem ultracurtas e se tornassem variáveis cataclísmicas. À medida que a anã branca consome o hidrogénio da estrela semelhante ao Sol, o hélio mais denso é deixado para trás. A estrela parecida com o Sol queima e um núcleo de hélio é deixado para trás. O núcleo pesado de hélio é suficiente para manter a estrela morta numa órbita apertada.
As simulações mostram que daqui a cerca de 70 milhões de anos, o par aproximar-se-á ainda mais até que a sua órbita seja de apenas 18 minutos. Neste ponto, será um binário CV de hélio.
À medida que as estrelas se aproximam, a perda de massa acelera e a temperatura da estrela doadora aumenta. Então, a temperatura diminui quando o último hidrogénio é fundido. À medida que o período de órbita diminui e a estrela doadora perde massa, ela expande-se e a sua temperatura cai drasticamente devido à expansão. Neste ponto, a estrela binária é um Hélio CV.
As ondas gravitacionais também desempenham um papel. Este par binário deve emitir ondas gravitacionais dado as estrelas estarem tão próximas. Estas precisam de estar muito próximas para emitirem as ondas, mas não demasiado — a cerca de 10 000 km de separação, eles fundir-se-ão e explodirão, acabando com as emissões de ondas gravitacionais.
“As pessoas previram que esses objetos deveriam fazer a transição para órbitas ultracurtas, e foi debatido por muito tempo se eles poderiam ficar curtos o suficiente para emitir ondas gravitacionais detectáveis. Esta descoberta acaba com isso”, disse Burdge num comunicado à imprensa.
“Este é um sistema especial”, disse Burdge. “Tivemos dupla sorte de encontrar um sistema que responde a uma grande questão em aberto e é uma das variáveis cataclísmicas mais bem comportadas conhecidas.”
ZAP // Universe Today
Gralha no verbo “fundir”. É “fundir-se-ão”.
Caro leitor,
Obrigado pelo reparo, está corrigido.