Academia Chinesa de Ciências
A Einstein Probe captou o flash de raios X de um par celeste muito esquivo, uma grande estrela quente, 12 vezes maior que o nosso Sol.
A Einstein Probe, um satélite com “olhos de lagosta”, captou o flash de raios X de um par celeste muito esquivo. A descoberta abre um novo caminho para explorar a forma como as estrelas massivas interagem e evoluem, confirmando o poder único da missão em descobrir fontes efémeras de raios X no céu.
O estranho par celeste é constituído por uma grande estrela quente, mais de 10 vezes maior que o nosso Sol, e uma pequena anã branca compacta, com uma massa semelhante à da nossa estrela. Até à data, só foram encontrados alguns destes sistemas. E foi a primeira vez que os cientistas puderam seguir os raios X provenientes de um par tão curioso, desde o seu súbito surto inicial até ao seu desaparecimento.
No dia 27 de maio de 2024, o WXT (Wide-field X-ray Telescope) da Einstein Probe detetou raios X provenientes da nossa galáxia vizinha, a Pequena Nuvem de Magalhães (PNM). Para descobrir a origem deste novo sinal celeste, designado por EP J0052, os cientistas apontaram o FXT (Follow-up X-ray Telescope) da Einstein Probe nessa direção.
As observações do WXT também acionaram os telescópios de raios X Swift e NICER da NASA a apontar para o objeto recém-descoberto. O XMM-Newton da ESA acompanhou 18 dias depois dessa ativação.
“Estávamos a perseguir fontes efémeras quando nos deparámos com este novo ponto de raios X na PNM. Apercebemo-nos de que estávamos a olhar para algo invulgar, que só a Einstein Probe poderia captar”, diz Alessio Marino, investigador de pós-doutoramento no ICE-CSIC (Instituto de Ciencias Espaciales – Consejo Superior de Investigaciones Científicas), em Espanha, e autor principal do novo estudo.
“Isto porque, entre os atuais telescópios que monitorizam o céu de raios X, o WXT é o único que consegue ver raios X de baixa energia com sensibilidade suficiente para captar a nova fonte”.
Inicialmente, os cientistas pensaram que EP J0052 poderia ser um tipo bem conhecido de sistema binário que brilha em raios X. São pares constituídos por uma estrela de neutrões que devora o material de uma estrela massiva companheira. No entanto, havia algo nos dados que contava uma história diferente…
Uma descoberta rara
Graças ao facto da Einstein Probe ter captado a nova fonte desde o seu surto inicial, os cientistas puderam analisar lotes de dados de diferentes instrumentos. Examinaram a forma como a luz variou ao longo de uma gama de comprimentos de onda de raios X, durante seis dias, e descobriram alguns dos elementos presentes no material em explosão, como o azoto, o oxigénio e o néon. A análise forneceu pistas cruciais.
“Rapidamente entendemos que estávamos perante uma descoberta rara de um casal celeste muito esquivo“, explica Alessio. “O duo invulgar consiste numa estrela massiva a que chamamos estrela Be, com uma massa 12 vezes superior à do Sol, e um ‘cadáver’ estelar conhecido como anã branca, um objeto compacto e hiperdenso, com uma massa semelhante à da nossa estrela”.
As duas estrelas orbitam-se uma à outra e o intenso campo gravitacional da anã branca puxa matéria da sua companheira. À medida que mais e mais material (principalmente hidrogénio) “chove” sobre o objeto compacto, a sua forte gravitação comprime-o, até que se inicia uma explosão nuclear descontrolada. Isto cria um clarão de luz brilhante numa vasta gama de comprimentos de onda, desde o visível, passando pelo ultravioleta e raios X.
À primeira vista, a existência deste par é intrigante. As estrelas massivas do tipo Be queimam rapidamente a sua reserva de combustível nuclear. As suas vidas são intensas e curtas, durando cerca de 20 milhões de anos. A sua companheira é (normalmente) o remanescente colapsado de uma estrela semelhante ao nosso Sol que, isolada, viveria durante vários milhares de milhões de anos.
Uma vez que as estrelas binárias se formam tipicamente juntas, como é que a estrela supostamente de vida curta ainda está a brilhar, enquanto a alegada estrela de vida longa já morreu?
Há uma explicação.
Uma história de duas estrelas
Os cientistas pensam que o casal começou junto, como um par binário mais bem combinado, constituído por duas estrelas bastante grandes, seis e oito vezes mais massivas do que o nosso Sol.
A estrela maior esgotou o seu combustível nuclear mais cedo e começou a expandir-se, libertando matéria para a sua companheira. Primeiro, o gás nas suas camadas exteriores inchadas foi puxado pela companheira; depois, as suas camadas exteriores remanescentes foram ejetadas, formando um invólucro à volta das duas estrelas, que mais tarde se transformou num disco e, finalmente, se dissolveu.
No final deste drama, a estrela companheira tinha crescido até atingir 12 vezes a massa do Sol, enquanto o núcleo despojado da outra tinha entrado em colapso para se tornar uma anã branca com pouco mais de uma massa solar. Agora, é a vez da anã branca roubar e devorar o material das camadas exteriores da estrela Be.
“Este estudo dá-nos novas informações sobre uma fase raramente observada da evolução estelar, que é o resultado de uma complexa troca de material que deve ter acontecido entre as duas estrelas”, comenta Ashley Chrimes, investigador e astrónomo de raios X na ESA. “É fascinante ver como um par de estrelas massivas em interação pode produzir um resultado tão intrigante”.
A observação de acompanhamento da missão XMM-Newton da ESA na direção de EP J0052, 18 dias depois da primeira observação da Einstein Probe, já não viu o sinal. Este facto estabelece um limite para a duração do surto, mostrando que foi relativamente breve.
A duração da curta explosão e a presença de néon e oxigénio apontam para um tipo de anã branca um tanto ou quanto massiva, provavelmente 20% mais massiva do que o Sol. A sua massa está perto do chamado limite de Chandrasekhar, acima do qual a estrela continuaria a implodir, tornando-se uma estrela de neutrões ainda mais densa, ou explodindo como supernova.
“As explosões em pares constituídos por uma anã branca e por uma estrela Be têm sido extraordinariamente difíceis de detetar, uma vez que são melhor observadas em raios X de baixa energia. O advento da Einstein Probe fornece a oportunidade única de detetar estas fontes efémeras e de testar a nossa compreensão de como as estrelas massivas evoluem”, comenta Erik Kuulkers, cientista do projeto Einstein Probe da ESA.
“Esta descoberta mostra as capacidades revolucionárias desta missão”.
// CCVAlg
