Duas estrelas gémeas, três dimensões e quantidades gigantescas de energia

CXC/M. Weiss / NASA

Esta ilustração mostra o modelo tridimensional da explosão de V745 Sco. A onda de choque está a amarelo, a massa ejetada pela explosão tem tons púrpura e o disco de material mais frio, maioritariamente intocado pelos efeitos da onda de choque, está a azul. A cavidade visível no lado esquerdo do material ejetado (ver versão legendada) é o resultado dos detritos da superfície da anã branca ficando mais lentos à medida que atingem a gigante vermelha.

Os astrónomos conhecem há décadas as explosões irregulares da estrela dupla V745 Sco, localizada a aproximadamente 25.000 anos-luz da Terra. Mas ficaram surpreendidos quando explosões anteriores do sistema foram observadas em 1937 e 1989.

Quando entrou em erupção no dia 6 de fevereiro de 2014, os cientistas estavam prontos para observar o evento com um conjunto de telescópios, incluindo o Observatório de raios-X Chandra da NASA.

V745 Sco é um sistema estelar binário composto por uma gigante vermelha e por uma anã branca ligadas pela gravidade. Estes dois objetos estelares orbitam tão perto um do outro que as camadas externas da gigante vermelha são atraídas pela intensa força gravitacional da anã branca.

Este material cai gradualmente à superfície da anã branca. Ao longo do tempo acumula-se material suficiente para desencadear uma explosão termonuclear colossal, provocando um aumento dramático de brilho a que os astrónomos chamam nova.

Os astrónomos viram V745 Sco enfraquecer por um fator de mil vezes, no visível, ao longo de mais ou menos 9 dias. Os astrónomos observaram V745 Sco com o Chandra durante pouco mais de duas semanas após a erupção de 2014. A sua principal descoberta foi que a maioria do material expelido pela explosão se movia na nossa direção.

Para explicar isto, uma equipa de cientistas do INAF – Observatório Astronómico de Palermo, da Universidade de Palermo e do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica construiu um modelo tridimensional da explosão e ajustou o modelo até que explicasse as observações.

Neste modelo, incluíram um grande disco de gás frio em torno do equador do binário, provocado pela anã branca que puxa um vento gasoso da gigante vermelha.

Os cálculos de computador mostraram que a onda de choque da nova e o material ejetado foram provavelmente concentrados ao longo dos polos norte e sul do sistema binário. A sua forma foi provocada pela explosão que colidiu com o disco de gás frio em torno da estrela dupla.

Esta interação fez com que a onda de choque e o material ejetado diminuíssem de velocidade ao longo da direção do disco e produzissem um anel em expansão de gás emissor de raios-X.

Os raios-X do material que se movia na direção contrária à da Terra foram principalmente absorvidos e bloqueados pelo material que se movia na direção da Terra, explicando por que parecia que a maioria do material se movia na nossa direção.

A figura acima mostra o novo modelo 3D da explosão, a onda de choque está a amarelo, a massa ejetada pela explosão tem tons púrpura e o disco de material mais frio, maioritariamente intocado pelos efeitos da onda de choque, está a azul.

A cavidade visível no lado esquerdo do material ejetado é o resultado dos detritos da superfície da anã branca ficando mais lentos à medida que atingem a gigante vermelha.

Uma quantidade extraordinária de energia foi libertada durante a explosão, equivalente a cerca de 10 triliões de bombas de hidrogénio. Os autores estimam que o material expelido tem uma massa equivalente a um-décimo da massa da Terra.

Embora este “arroto” estelar seja impressionante, a quantidade de massa ejetada é ainda muito menor do que o valor que os cientistas calculam ser necessário para despoletar a explosão.

Isto significa que apesar de explosões recorrentes, uma quantidade substancial de material está a ser acumulada à superfície da anã branca. Se for acumulado material suficiente, a anã branca sofre uma explosão termonuclear e pode ser completamente destruída.

Os astrónomos usam estas chamadas supernovas do Tipo Ia como marcadores cósmicos de distância para medir a expansão do Universo.

Os cientistas também foram capazes de determinar a composição química do material ejetado pela nova. A sua análise destes dados mostra que a anã branca é composta principalmente por carbono e oxigénio.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de 1 fevereiro de 2017 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível online.

// CCVAlg

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