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Cientistas identificam uma rara “hélice” magnética num sistema binário

Mark Garlick

Uma ilustração de uma anã branca magnética e de rápida rotação a rejeitar gás doado numa variável cataclísmica conhecida como J0240.

De acordo com investigações que serão publicadas na revista The Astrophysical Journal, investigadores da Universidade de Notre Dame identificaram a primeira hélice magnética eclipsante num sistema estelar variável cataclísmico.

O sistema estelar, conhecido como J0240, é apenas o segundo do seu tipo já registado. Foi identificado em 2020 como uma variável cataclísmica invulgar — um sistema binário que consiste de uma estrela anã branca e uma estrela vermelha dadora de massa.

Normalmente, a estrela anã branca compacta recolhe o gás doado e cresce em massa. No entanto, em J0240, a anã branca magnética e de rápida rotação rejeita a doação de gás e impulsiona-o para fora do sistema binário.

“É necessária uma anã em rápida rotação com um campo magnético forte para criar uma hélice,” disse Peter Garnavich, professor de astrofísica e cosmologia física e chefe do Departamento de Física de Notre Dame, autor principal do estudo que apresentou evidências do sistema de hélice.

“Normalmente, o gás que sai da estrela dadora vai pousar na anã branca. Isto é tão comum quanto areia numa praia. Mas numa hélice magnética, o gás é ejetado do binário num amplo padrão de espiral — como um aspersor que rega um quintal”, acrescentou.

As anãs brancas são os remanescentes densos de estrelas de baixa massa como o nosso Sol, que os cientistas dizem que irá evoluir para uma anã branca daqui a aproximadamente cinco mil milhões de anos. No entanto, sem uma estrela companheira, o Sol nunca fará parte de um sistema variável cataclísmico.

A única outra variável cataclísmica semelhante a J0240 é AE Aquarii, um sistema estelar binário conhecido desde a década de 1950 e que se pensa ser também um sistema de hélice magnética.

Por outro lado, observa-se que J0240 está perto do plano orbital binário, o que significa que o gás ejetado do sistema é visto em silhueta contra a luz estelar. Esta é a primeira evidência direta de que uma hélice magnética ejeta o gás doado pela estrela vermelha.

“O que é único neste sistema é que realmente podemos ver bolhas de gás conforme são ejetadas pela hélice,” disse Garnavich. “Esse gás está a bloquear parte da luz de ambas as estrelas e podemos ver essa absorção diretamente nos nossos dados.”

A equipa de Garnavich começou observações no LBT (Large Binocular Telescope) em Safford, no estado norte-americano do Arizona, onde os investigadores conseguiram registar a ocorrência de proeminências e eclipses que ilustravam a rápida rotação da anã branca, e a atração do campo magnético — que expele influxos gasosos que de outra forma seriam adicionados à estrela, criando assim uma espiral de gás que se expande para longe das duas estrelas.

“Quanto mais observávamos a estrela, mais empolgante ela parecia,” disse Garnavich. A equipa recolheu observações em setembro, outubro e novembro de 2020. Os dados obtidos em setembro capturaram a primeira metade da órbita de J0240. Em outubro, a equipa capturou a segunda metade.

“As proeminências que vemos são miniexplosões que libertam gás a 1% da velocidade da luz,” explicou.

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As erupções desaparecem quando a companheira vermelha fica no caminho durante um eclipse. A partir do “timing” dos eclipses, a equipa foi capaz de identificar a localização das proeminências. “As erupções vêm de muito perto da companheira compacta, provavelmente da ‘pancada’ de gás que recebe ao aproximar-se do campo magnético que gira rapidamente,” disse Garnavich.

Garnavich espera aprender muito mais com o binário J0240 a partir de observações futuras. Uma das grandes incógnitas é o período de rotação da anã branca, que a equipa não conseguiu determinar. “A energia da hélice vem da anã branca giratória, portanto, esperamos que a rotação diminua com o tempo. Quando acabar, a hélice irá parar e o sistema parecerá uma variável cataclísmica comum,” disse Garnavich.

“A grande questão é exatamente como entramos neste estado,” disse. “É uma fase muito curta em que temos uma anã branca magnética que gira tão depressa quanto é possível sem realmente se autodestruir. Uma rotação tão elevada, com um campo magnético forte — parece que não pode ser apenas coincidência.”

  // CCVAlg

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