A impressão de um artista de duas anãs brancas no processo de fusão.
(Imagem: © Universidade de Warwick / Mark Garlick)
Um gigante anã branca A estrela pode ser o filho de uma colisão entre duas outras anãs brancas, segundo um novo estudo.
A nova descoberta sugere que outras anãs brancas ultramassivas com origens semelhantes poderiam existir; isso pode ajudar a esclarecer o quão massiva uma anã branca deve ser para explodir em um Super Nova, disseram os cientistas por trás da nova pesquisa.
As anãs brancas são os núcleos escuros e desbotados do tamanho da Terra de estrelas mortas que são deixados para trás depois que as estrelas de tamanho médio esgotam seu combustível e derramam suas camadas externas. Nosso sol um dia se tornará uma anã branca, assim como mais de 90% das estrelas em nossa galáxia.
Os cientistas estudaram uma anã branca conhecida como WDJ0551 + 4135, localizada a cerca de 150 anos-luz da Terra. Descobertas recentes da Agência Espacial Europeia Telescópio Gaia sugeriu que esse objeto poderia ser uma anã branca excepcionalmente maciça. Para aprender mais sobre essa estrela morta incomum, os cientistas analisaram usando dados do telescópio William Herschel nas Ilhas Canárias.
Ao examinar o espectro de cores na luz emitida pela anã branca, os astrônomos conseguiram identificar os produtos químicos dentro da estrela. Inesperadamente, os pesquisadores descobriram um alto nível de carbono na atmosfera do objeto, que os cientistas nunca haviam visto antes em anãs brancas.
"Uma anã branca tem uma estrutura interna como uma cebola, em camadas", disse ao Space.com o autor principal do estudo, Mark Hollands, astrofísico da Universidade de Warwick, na Inglaterra. "No centro da anã branca, a maior parte de sua massa é composta de carbono e oxigênio, e então você geralmente tem uma camada de hélio em cima disso e, em seguida, uma camada de hidrogênio. Então, quando você aponta um telescópio para um branco anão, você está apenas vendo as camadas externas ".
Essa estrutura significa que os cientistas estudando anãs brancas normalmente vemos apenas hidrogênio ou apenas hélio, ou talvez uma mistura de hélio e carbono. Mas não foi isso que Hollands e seus colegas viram nesta anã branca.
"Você nunca espera ver o hidrogênio e o carbono misturados em uma anã branca - deve haver uma camada de hélio mantendo-os separados", disse Hollands. "Isso foi realmente estranho e muito surpreendente e levantou a grande questão de como isso poderia ter acontecido."
Hollands e seus colegas disseram que têm uma solução para esse enigma: a estranha estrutura se originou quando duas outras anãs brancas se esmagaram e suas entranhas se misturaram, escreveram os cientistas. Mas a nova anã branca maciça não era grande o suficiente para disparar uma supernova, deixando intacta a estrela estranhamente grande.
Para os pesquisadores, uma pista chave para esse mistério foi a massa dessa anã branca. A maioria das anãs brancas é cerca de 0,6 vezes a massa do sol, mas WDJ0551 + 4135 é quase o dobro da massa média de anãs brancas, com 1,14 massa solar, todas compactadas em um espaço com apenas dois terços do diâmetro da Terra.
Outra pista é a idade aparente dessa anã branca. As anãs brancas mais velhas geralmente são mais frias e orbitam o centro da via Láctea mais rápido que seus colegas mais jovens, porque perderam mais calor ao longo do tempo e experimentaram mais interações gravitacionais com outras estrelas que os aceleram. No entanto, o WDJ0551 + 4135 se move mais rápido que 99% de outras anãs brancas próximas que têm aproximadamente a mesma temperatura, sugerindo que uma dessas duas medidas de idade foi distorcida.
Os pesquisadores sabiam que WDJ0551 + 4135 tinha uma composição estranha, uma massa duas vezes maior que a média da anã branca e uma idade que parecia relativamente jovem se alguém observasse o calor da estrela, mas relativamente velha se observasse seus movimentos. Os astrônomos perceberam que um evento poderia explicar todos esses mistérios: o WDJ0551 + 4135 se formou quando duas anãs brancas colidiram, aquecendo a anã branca resultante e reiniciando seu processo de resfriamento.
"Embora haja muitas evidências de que essas fusões ocorrem, incluindo exemplos em galáxias distantes, na verdade, escolher uma anã branca e dizer que essa aqui é de uma fusão é bastante difícil", disse Hollands. "Este é apenas um dos poucos casos em que foi possível fazer isso e o único identificado através de sua composição".
Os cientistas disseram que a fusão ocorreu cerca de 1,3 bilhão de anos atrás. Mas esse evento redefiniu a idade de resfriamento do WDJ0551 + 4135, dificultando a determinação das idades das duas anãs brancas originais, que poderiam ter muitos bilhões de anos.
Há poucos anãs brancas tão maciça quanto WDJ0551 + 4135, mas existem mais anãs brancas tão grandes que os modelos atuais de formação de anãs brancas podem prever, disse Hollands, sugerindo que algumas delas podem ter se formado por meio de fusões. Os pesquisadores disseram estar particularmente entusiasmados com o insight que essa anã branca e outras pessoas poderiam fornecer na linha de fronteira entre a enorme anã branca e a supernova.
Os astrônomos também podem aprender mais sobre as entranhas do WDJ0551 + 4135 examinando as sutis pulsações no brilho causadas pelas ondas que viajam pelo interior da estrela, disse Hollands. Se os cientistas puderem detectar várias ondas de diferentes frequências viajando por essa anã branca, poderão aprender mais sobre a estrutura interior da estrela. "Isso poderia fornecer informações independentes sobre se essa estrela se formou a partir de uma fusão", disse Hollands.
Os cientistas detalham suas descobertas segunda-feira (2 de março) na revista Nature Astronomy.
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