‘Micronovas’ recém-descobertas foram disparadas dos polos magnéticos de estrelas canibais

Essas explosões cósmicas são cerca de um milhão de vezes menos poderosas do que explosões estelares semelhantes.

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A impressão de um artista de uma 'micronova' saindo de uma anã branca em um sistema binário. Crédito: Mark Garlick.

Por Harry Baker
Publicado na Live Science

Astrônomos detectaram um tipo nunca antes visto de explosão estelar. As explosões cósmicas recém-descobertas são cerca de um milhão de vezes menos intensas do que explosões semelhantes e, como resultado, os pesquisadores apelidaram as pequenas detonações de “micronovas”.

O novo tipo de “mini” explosão é uma variação de uma nova clássica, uma explosão poderosa que pode ocorrer em sistemas estelares binários – onde duas estrelas estão travadas em uma órbita estável uma em torno da outra. Nesses sistemas, o parceiro mais massivo pode retirar o material estelar da pele de seu parceiro menor. O plasma superaquecido que é retirado da estrela menor, que é composta principalmente de hidrogênio, forma uma camada de gás ao redor da estrela mais massiva, que lentamente se mistura à estrela canibal. No entanto, às vezes esse gás pode se tornar tão denso e quente que explode antes de ser absorvido pela grande estrela. A explosão resultante é muito poderosa e envolve toda a superfície da estrela, mas não a destrói. Novas clássicas aparecem como brilhantes flashes de luz que podem ser detectados aqui na Terra usando telescópios avançados; esses flashes podem persistir por várias semanas ou até meses. (Novas clássicas não devem ser confundidas com supernovas, que ocorrem quando estrelas muito mais massivas que o Sol colapsam e explodem completamente.)

No entanto, uma equipe de astrônomos detectou recentemente um flash muito mais curto e menos intenso de um sistema binário que durou apenas 10 horas antes de sumir. Após essa observação, a equipe detectou mais dois flashes semelhantes usando o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) e descobriu evidências de um quarto entre os estudos anteriores. Os astrônomos haviam encontrado versões muito menores de novas clássicas, mas não tinham como explicar como ou por quê.

“Inicialmente, ficamos muito surpresos”, disse a pesquisadora Simone Scaringi, astrônoma da Universidade de Durham, no Reino Unido, à Live Science. “Demoramos mais de um ano desde a descoberta desses eventos para termos uma ideia geral do que estava acontecendo”. No entanto, uma vez que eles perceberam que detectaram um novo tipo de explosão estelar, foi “muito emocionante”, acrescentou.

Mas não se deixe enganar pelo nome: as micronovas ainda liberam cerca de 20 quatrilhões de toneladas de material durante uma única explosão, que é a mesma massa de cerca de 3,5 bilhões das Grandes Pirâmides de Gizé, de acordo com um comunicado, ou cerca de quatro vezes a massa da atmosfera da Terra, de acordo com a Britannica.

Os cientistas pensam que micronovas e novas clássicas ocorrem apenas em sistemas binários onde a estrela canibal mais massiva é uma anã branca – um remanescente estelar frio, escuro e denso deixado para trás quando uma estrela do tamanho do Sol fica sem hidrogênio e hélio para se fundir.

“Nas novas clássicas, a anã branca acumulada constrói uma camada nova de hidrogênio que cobre toda a estrela”, disse Scaringi. “Uma vez que esta camada atinge temperaturas e pressões suficientemente altas, toda a camada se ‘incendeia'”. No entanto, modelos de computador criados pelos pesquisadores revelaram que durante as micronovas, o acréscimo de hidrogênio provavelmente só acontece em torno dos polos magnéticos da estrela.

A impressão de um artista de um sistema binário onde podem ocorrer micronovas. O disco azul girando em torno da anã branca brilhante no centro da imagem é composto de material, principalmente hidrogênio, roubado de sua estrela companheira. No centro do disco, a anã branca usa seus fortes campos magnéticos para canalizar o hidrogênio em direção aos seus polos. Créditos: OES / M. Kornmesser / L. Calçada.

A acreção limitada significa que uma micronova precisa de muito menos hidrogênio para atingir a temperatura e a pressão necessárias para a explosão acontecer. É por isso que as explosões são muito menores que as novas clássicas e não duram tanto.

Os pesquisadores do estudo ficaram inicialmente perplexos sobre por que as anãs brancas que produzem micronovas só coletam hidrogênio em seus polos. Mas agora eles suspeitam que tal acréscimo é determinado pela força dos campos magnéticos das estrelas.

“Acreditamos que o forte campo magnético da anã branca mantém o fluxo acumulado de material confinado aos polos magnéticos e impede que esse fluxo se espalhe por toda a superfície da anã branca”, disse Scaringi. É semelhante a como as auroras normalmente ocorrem nos polos magnéticos da Terra, porque é para onde as linhas de campo convergem, acrescentou.

O campo magnético necessário para conter a acreção nos polos de uma estrela provavelmente será extremamente poderoso.

“Acreditamos que a força do campo magnético necessária na superfície para manter o material confinado é da ordem de 1-10 milhões de Gauss”, disse Scaringi. Para contextualizar, o campo magnético da Terra está entre 0,25 a 0,65 Gauss, que é mais de um milhão de vezes mais fraco do que a força necessária para conter as miniexplosões estelares, de acordo com a Associação Internacional de Geomagnetismo e Aeronomia. A maior força de campo magnético já registrada no Sol é de cerca de 350 Gauss, de acordo com o Space. No entanto, o campo magnético da maioria das anãs brancas em acreção está abaixo do limite estimado, e é por isso que tantas produzem novas clássicas em vez de micronovas, acrescentou Scaringi.

Impressão artística do campo magnético em torno de uma estrela de nêutrons. Crédito: Shutterstock.

Apesar das limitações magnéticas de muitas anãs brancas em acreção, a equipe suspeita que as micronovas acontecem com muito mais frequência do que se imaginava.

“São eventos brilhantes, mas também muito rápidos”, disse Scaringi. “Se não estivermos olhando para o lugar certo e na hora certa, eles passarão batido para a gente”. Estudos futuros usando o TESS podem ajudar a esclarecer quantas dessas novas miniexplosões realmente acontecem e se as mesmas estrelas produzem micronovas recorrentes, o que é provável, acrescentou.

A nova descoberta também abre o potencial para aprender mais sobre estrelas de nêutrons – objetos superdensos do tamanho de uma cidade, mas com a massa de uma estrela, que se formam quando estrelas massivas ficam sem combustível e colapsam.

As estrelas de nêutrons são conhecidas por liberar grandes quantidades de energia de explosões termonucleares em suas superfícies, conhecidas como explosões de raios-X Tipo 1. “Uma vez dimensionados, tanto as micronovas quanto as explosões de raios-X Tipo 1 parecem notavelmente semelhantes”, disse Scaringi. Isso sugere que, ao encontrar e estudar mais micronovas, os pesquisadores também podem aprender mais sobre estrelas de nêutrons, acrescentou.

O estudo foi publicado na revista Nature.