Por Michelle Starr
Publicado no ScienceAlert
Para nós, uma estrela pode parecer uma joia lapidada, brilhando friamente contra a escuridão suave do céu noturno. E para algumas delas, isso pode até ser verdade.
À medida que um certo tipo de estrela morta esfria, ela gradualmente endurece e cristaliza. Os astrônomos descobriram uma fazendo exatamente isso em nosso quintal cósmico, uma anã branca composta principalmente de carbono e oxigênio metálico a apenas 104 anos-luz de distância, cujo perfil de temperatura e massa sugere que o centro da estrela está se transformando em uma massa densa e dura ou um ‘diamante cósmico’ feito de carbono cristalizado e oxigênio.
A descoberta é detalhada em um artigo aceito no Monthly Notices da Royal Astronomical Society e está disponível no site de pré-impressão arXiv.
“Neste trabalho, apresentamos a descoberta de um novo sistema quádruplo semelhante a Sirius a 32 parsecs de distância, composto por uma anã branca cristalizante companheira do já conhecido sistema triplo HD 190412”, escreve uma equipe internacional de astrônomos liderada por Alexander Venner, da Universidade do sul de Queensland, na Austrália.
“Em virtude de sua associação com essas companheiras da sequência principal, esta é a primeira anã branca em cristalização cuja idade total pode ser externamente definida, um fato que aferimos ao medir empiricamente um atraso de resfriamento causado pela cristalização do núcleo na anã branca.”
Todas as coisas no Universo mudam como o tempo. Cada estrela que paira no firmamento, brilhando intensamente com a luz gerada pela fusão atômica, um dia ficará sem combustível para seus incêndios e evoluirá para algo novo.
Para a grande maioria das estrelas – aquelas abaixo de cerca de oito vezes a massa do Sol, e incluindo o Sol – esse algo é uma estrela anã branca.
Quando o combustível acaba, o material externo da estrela é lançado no espaço circundante, e o núcleo restante, não mais suportado pela pressão externa fornecida pela fusão, entrará em colapso em um objeto ultradenso, do tamanho da Terra (ou da Lua!), mas com massa de 1,4 sóis.
A matéria nas estrelas anãs brancas é altamente comprimida, mas é impedida de colapsar ainda mais por algo chamado pressão de degenerescência de elétrons. Dois elétrons não podem ocupar estados idênticos, e isso evita que a anã branca se torne ainda mais densa, como visto em uma estrela de nêutrons ou buraco negro.
As estrelas anãs brancas são fracas, mas ainda brilham com calor residual. Com o tempo, elas esfriam e espera-se que evoluam para algo chamado estrelas anãs negras quando perdem todo o calor e se tornam um pedaço frio de carbono cristalizado.
Os cálculos sugerem que esse processo leva muito tempo, cerca de um quatrilhão de anos (ou seja, um milhão de bilhões de anos); como o Universo tem apenas cerca de 13,8 bilhões de anos, não esperamos encontrar uma tão cedo.
O que podemos fazer é identificar os sinais de cristalização começando nos núcleos das anãs brancas que vemos ao nosso redor.
Durante a cristalização, os átomos de carbono e oxigênio dentro da anã branca param de se mover livremente e formam ligações, organizando-se em uma rede cristalina. A energia é liberada durante esse processo, que se dissipa na forma de calor.
Isso produz uma espécie de platô ou desaceleração no resfriamento das estrelas anãs brancas, que pode ser observado na cor e no brilho da estrela, fazendo-a parecer mais jovem do que realmente é.
Para medir com precisão o brilho de uma estrela, é preciso saber com precisão a que distância ela está, algo que se tornou muito mais possível nos últimos anos devido ao mapeamento estelar de alta precisão realizado pela missão Gaia.
Isso significa que agora podemos identificar anãs brancas cristalizadas com muito mais confiança.
Venner e seus colegas estavam usando os dados do Gaia para procurar sistemas estelares múltiplos, identificando estrelas cuja associação com outras pode não ter sido clara.
E eles descobriram que uma estrela anã branca recentemente descoberta (lembre-se de que essas coisas são muito escuras) estava gravitacionalmente ligada ao que se pensava ser um sistema de três estrelas, chamado HD 190412.
A descoberta da anã branca, agora chamada de HD 190412 C, tornou o trio um quádruplo, mas havia mais coisas acontecendo. Suas propriedades sugerem que está em processo de cristalização.
Se esse cristal anão branco é diamante ou não , não se sabe; a densidade das anãs brancas é de cerca de 1 milhão de quilos por metro cúbico, enquanto a densidade do diamante é de cerca de 3.500 quilos por metro cúbico. Alótropos de carbono mais densos existem; por outro lado, há muitos diamantes flutuando no espaço.
As outras três estrelas no sistema permitiram à equipe definir externamente a idade da anã branca – algo que não havia sido feito antes para uma conhecida anã branca em cristalização.
A idade do sistema é de cerca de 7,3 bilhões de anos. A idade da anã branca parece ser de cerca de 4,2 bilhões de anos. A discrepância é de 3,1 bilhões de anos, sugerindo que a taxa de cristalização diminuiu a taxa de resfriamento da anã branca em aproximadamente 1 bilhão de anos, dizem os pesquisadores.
Por si só, a datação não é suficiente para alterar nossos modelos de cristalização de anãs brancas, mas a descoberta e sua proximidade com a Terra sugerem que pode haver muito mais desses sistemas por aí que podemos explorar para avaliar esse processo fascinante.
“Nós propomos que a descoberta deste sistema em apenas 32 parsecs sugere que sistemas similares semelhantes a Sirius contendo anãs brancas cristalizantes provavelmente são numerosos. Descobertas futuras podem, portanto, permitir testes mais robustos de modelos de cristalização de anãs brancas”, escrevem os pesquisadores.
“Concluímos que a descoberta do sistema HD 190412 abriu um novo caminho para a compreensão das anãs brancas cristalizadas.”
A pesquisa foi aceita no Monthly Notices da Royal Astronomical Society e está disponível no arXiv.
