Temos a primeira evidência direta de uma anã branca destruindo violentamente um planeta

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Impressão artística da acreção em G 29-38. Créditos: Universidade de Warwick / Mark Garlick.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Os buracos negros podem ser bem conhecidos por suas tendências gulosas, mas não são as únicas estrelas mortas capazes de engolir objetos ao redor. Durante anos, aumentaram as evidências de que as estrelas anãs brancas também têm uma propensão a petiscar – e, nada mais nada menos, que petiscar seus próprios planetas.

Agora, pela primeira vez, astrônomos capturaram uma refeição croniana em ação, ofuscada pelo clarão da luz de raios-X quando o material do planeta cai no núcleo estelar.

“Finalmente vimos material realmente entrando na atmosfera da estrela”, disse o astrofísico Tim Cunningham, da Universidade de Warwick, no Reino Unido. “É a primeira vez que conseguimos obter uma taxa de acreção que não depende de modelos detalhados da atmosfera das anãs brancas”.

As anãs brancas, assim como as estrelas de nêutrons e os buracos negros, são os núcleos colapsados ​​de estrelas que chegaram ao fim de sua vida na sequência principal quando ficaram sem combustível para a fusão nuclear. O que as diferencia é a massa: as anãs brancas são os núcleos de estrelas precursoras com até oito vezes a massa do Sol; estrelas de nêutrons e buracos negros são de estrelas mais massivas.

Durante o final de sua vida, uma estrela morrendo ejeta a maior parte de seu material externo. No entanto, exoplanetas foram vistos orbitando anãs brancas. E, nos últimos anos, os astrônomos detectaram sinais de que as anãs brancas também podem estar acumulando (ou formando) exoplanetas.

Nas atmosferas dessas estrelas mortas, vimos indícios de elementos realmente surpreendentes, como ferro, cálcio e magnésio. Estes elementos são pesados ​​o suficiente para terem desaparecido, afundando no interior denso da anã branca. Essas anãs brancas são conhecidas como “poluídas”, e o estudo de seus exoplanetas devorados, com base na análise espectroscópica da luz das estrelas, é conhecido como necroplanetologia.

“Anteriormente, as medições das taxas de acreção usavam espectroscopia e dependiam de modelos de anãs brancas”, explicou Cunningham. “Estes são modelos numéricos que calculam a rapidez com que um elemento afunda da atmosfera para a estrela, e isso informa o quanto está caindo na atmosfera como uma taxa de acreção. Você pode então tentar retroceder e descobrir quanto de um elemento foi no corpo aparentado, seja um planeta, lua ou asteroide”.

Este novo trabalho é diferente. Em vez de detectar elementos na atmosfera da anã branca, a equipe detectou luz de alta energia emitida quando o material do exoplaneta destruído colidiu com a estrela.

Quando um objeto compacto, como uma anã branca ou um buraco negro, agrega outro objeto, não é um evento simples. Primeiro, o corpo em órbita é perturbado pela maré – isto é, as tensões gravitacionais à medida que se aproxima demais da estrela morta separam o objeto. Então, esse fluxo de material em órbita (neste caso, os restos mortais de exoplanetas) entra na estrela a partir de um disco para um evento de acreção prolongado.

Quando o material do exoplaneta morto bate na estrela a uma taxa alta o suficiente, ele gera um plasma aquecido por choque a temperaturas entre 100.000 e 1 milhão de Kelvin (cerca de 100.000 a 1 milhão de graus Celsius). Isso, então, instala-se na superfície da anã branca e esfria, emitindo raios-X no processo.

Cunningham e sua equipe usaram o Observatório de Raios-X Chandra, que é usado para detectar raios-X de buracos negros e estrelas de nêutrons, para estudar uma anã branca poluída chamada G 29-38, localizada a 57 anos-luz de distância. Acredita-se que seja relativamente jovem, tendo colapsado há apenas 600 milhões de anos; estudos anteriores também sugerem que a anã branca é cercada por um disco de detritos e tem elementos pesados ​​em sua atmosfera.

Com o Chandra, os pesquisadores conseguiram isolar G 29-38 de outras fontes de raios-X no céu; com certeza, eles encontraram o sinal de raios-X gerado por acreção. O resultado finalmente confirma que as anãs brancas são de fato objetos bastante violentos e dá aos astrônomos uma nova ferramenta para investigar essas interações fascinantes.

“O que é realmente emocionante sobre este resultado é que estamos trabalhando em um comprimento de onda diferente, raios-X, e isso nos permite investigar um tipo completamente diferente de física”, disse Cunningham. “Esta detecção fornece a primeira evidência direta de que as anãs brancas estão atualmente acumulando os remanescentes de antigos sistemas planetários. Sondar a acreção dessa maneira fornece uma nova técnica pela qual podemos estudar esses sistemas, oferecendo um vislumbre do provável destino dos milhares de sistemas exoplanetários conhecidos, incluindo o nosso próprio Sistema Solar”.

A pesquisa foi publicada na Nature.