Astrônomos encontraram a menor e ainda assim mais massiva estrela morta já descoberta

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Ilustração do tamanho da anã branca. Crédito: Giuseppe Parisi.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Uma estrela morta do tamanho da Lua é a menor desse tipo que já vimos.

É uma estrela anã branca, o núcleo ultradenso colapsado de uma estrela na faixa de massa do Sol, mas tem apenas 4.280 quilômetros de diâmetro. É também a estrela anã branca mais massiva que já vimos, com cerca de 1,35 vezes a massa do Sol.

Basta um segundo para entender isso – está um pouco acima da massa do nosso Sol e embalada em uma esfera apenas um pouco maior do que o tamanho da nossa Lua. Incrível, não é?

E a anã branca, chamada ZTF J1901+1458 e localizada a cerca de 130 anos-luz de distância, é realmente incrível. Sua densidade e massa a colocam bem na fronteira do limite de Chandrasekhar – a massa máxima que uma anã branca pode ter antes de se tornar tão instável a ponto de explodir em uma supernova espetacular.

“Detectamos este objeto muito interessante que não era grande o suficiente para explodir”, disse a astrofísica teórica Ilaria Caiazzo, do Caltech (EUA). “Estamos realmente investigando o quão grande uma anã branca pode ser”.

As anãs brancas são a menor classe de estrelas mortas no continuum de estrelas mortas. Elas são formadas a partir de núcleos colapsados ​​de estrelas com até oito vezes a massa do Sol; quando essas estrelas terminam sua duração de vida de sequência principal (fusão nuclear), elas explodem seu material externo, e o núcleo remanescente, não mais suportado pela pressão externa de fusão, colapsa em um objeto ultradenso.

Até o limite de Chandrasekhar, cerca de 1,4 massas solares, algo chamado pressão de degeneração de elétrons impede que a anã branca entre em colapso ainda mais sob sua própria gravidade. Em um determinado nível de pressão, os elétrons são retirados de seus núcleos atômicos – e, como elétrons idênticos não podem ocupar o mesmo espaço, esses elétrons fornecem a pressão externa que impede o colapso da estrela.

No entanto, muitas estrelas anãs brancas existem em sistemas binários. Isso significa que eles estão presos em uma dança orbital com outra estrela. Se as duas estrelas estiverem próximas o suficiente, a anã branca extrairá material de sua companheira binária, um processo que pode levar a estrela morta além do limite de Chandrasekhar, frequentemente desencadeando uma supernova tipo Ia.

ZTF J1901+458 parece ser um caso especial.

De acordo com a análise da equipe, a anã branca é o produto de uma fusão entre duas anãs brancas menores; juntas, elas não eram suficientemente massivas para atingir o limite de Chandrasekhar e produzir uma supernova tipo Ia.

Tem apenas cerca de 100 milhões de anos, com um campo magnético insano para uma anã branca, cerca de um bilhão de vezes mais poderoso que o Sol. Ele também tem uma rotação extrema, girando uma vez a cada sete minutos. Essa não é a rotação de anã branca mais rápida de todos os tempos, mas está entre as mais rápidas. Essas características sugerem uma fusão no passado.

O que acontece a partir deste ponto pode ser absolutamente fascinante.

“Isso é altamente especulativo, mas é possível que a anã branca seja massiva o suficiente para se transformar em uma estrela de nêutrons”, explicou Caiazzo.

“É tão massiva e densa que, em seu núcleo, os elétrons estão sendo capturados por prótons nos núcleos para formar nêutrons. Como a pressão dos elétrons empurra contra a força da gravidade, mantendo a estrela intacta, o núcleo entra em colapso quando um número grande o suficiente de elétrons são removidos”.

Estrelas de nêutrons – ainda mais densas que as anãs brancas e sustentadas pela pressão de degeneração de nêutrons – se formam quando uma estrela entre 8 e 30 vezes a massa do Sol atinge o fim de sua vida. Uma vez que explodem seu material externo, o núcleo estelar colapsa em uma estrela de nêutrons.

ZTF J1901+1458, se a análise da equipe estiver correta, sugere outro caminho de formação para os exemplos de baixa massa desses objetos extremos.

Isso, por sua vez, pode significar que ZTF J1901+1458, e outras estrelas como ela, podem nos dizer muito sobre os tipos de sistemas binários de anãs brancas que se transformam em estrelas de nêutrons. A equipe espera encontrá-los.

“Há tantas questões a serem respondidas, como qual é a taxa de fusões de anãs brancas na galáxia, e isso é suficiente para explicar o número de supernovas tipo Ia? Como um campo magnético é gerado nesses eventos poderosos e por que é há tanta diversidade na intensidade do campo magnético entre as anãs brancas?”, disse Caiazzo.

“Encontrar uma grande população de anãs brancas nascidas de fusões nos ajudará a responder a todas essas perguntas e muito mais”.

A pesquisa foi publicada na Nature.