Descoberta da anã branca 'ultra-massiva' sugere duas estrelas fundidas em uma

Os astrônomos encontraram uma anã branca que já foi duas anãs brancas. O par de estrelas se fundiu em um há cerca de 1,3 bilhão de anos atrás. A estrela resultante, chamada WDJ0551 + 4135, está a cerca de 150 anos-luz de distância.

Uma anã branca é o estado final de estrelas como o nosso Sol. Depois de consumirem seu combustível nuclear, expelem seu material externo.

O que resta é uma coleção indescritivelmente densa de matéria, sem que ocorra fusão. Sua luminosidade vem de sua energia térmica armazenada.

Esta anã branca é diferente das outras. Normalmente, a atmosfera de uma anã branca não contém muito carbono. Mas o WDJ0551 + 4135 possui uma atmosfera com níveis elevados de carbono. Também é muito mais massivo do que uma anã branca típica.

Impressão artística de duas anãs brancas se fundindo. (Universidade de Warwick / Mark Garlick)

Essas características se destacaram para os astrônomos por trás de um novo estudo anunciando a descoberta.

O pesquisador principal do estudo é o Dr. Mark Hollands, do Departamento de Física da Universidade de Warwick. O estudo é intitulado “ Uma anã branca ultra-massiva com uma atmosfera mista de hidrogênio-carbono como provável remanescente de fusão “. Foi publicado na edição de 2 de março de Nature Astronomy .

Antes de uma estrela se tornar uma anã branca, ela passa por uma fase gigante vermelha . Se o gigante vermelho não tem massa suficiente para fundir carbono, então o carbono e o oxigênio se acumulam em uma massa no centro da estrela.

À medida que a estrela lança suas camadas externas, acaba deixando apenas para trás um remanescente, a anã branca. A maioria dos anões é composta principalmente desse carbono e oxigênio, embora existam outros tipos.

Mas, normalmente, esse carbono não é visível. Uma espessa camada de hélio geralmente o bloqueia. Em seu estudo, a equipe usou o telescópio William Herschel para examinar a anã branca espectroscopicamente. Isso mostrou que a atmosfera tinha um conteúdo incomumente alto de carbono, algo que não deveria ser possível.

“Essa estrela se destacou como algo que nunca vimos antes. Você pode esperar ver uma camada externa de hidrogênio, às vezes misturado com hélio, ou apenas uma mistura de hélio e carbono “, disse o principal autor, Hollands, em um comunicado de imprensa .

“Você não espera ver essa combinação de hidrogênio e carbono ao mesmo tempo, pois deve haver uma espessa camada de hélio entre elas que proíbe isso. Quando olhamos nisso, não fazia sentido. “

Em termos estelares, a maioria das anãs brancas não é tão maciça. Eles são tipicamente cerca de 0,6 vezes mais massivos que o nosso Sol.

Mas WDJ0551 + 4135 é diferente. Sua massa é quase o dobro de uma anã branca típica, com 1,14 massa solar. Ainda é extremamente compacto para um objeto com tanta massa, assim como outras anãs brancas. É apenas cerca de dois terços do diâmetro da Terra.

A velocidade no espaço também não combina com outras anãs brancas. Os astrônomos usam o termo “padrão local de repouso” para descrever o movimento médio da matéria na Via Láctea. Fica entre 202 e 241 km / s.

Mas o WDJ0551 + 4135 viaja a 129 ± 5 km / s em relação ao padrão local de descanso, muito mais rápido que outros assuntos.

Como as estrelas mais velhas viajam mais rápido que as jovens, enquanto ambas orbitam na Via Láctea, essa anã branca deve envelhecer. De fato, sua alta velocidade significa que é mais rápido que 99% das outras anãs brancas da galáxia.

Em seu estudo, os autores dizem: “Descobrimos que essa velocidade está no 99º percentil dos três. distribuição de velocidade tridimensional (3D) de anãs brancas próximas com magnitudes absolutas semelhantes. Como a dispersão de velocidade estelar aumenta com a idade do sistema, a cinemática rápida do WD J0551 + 4135 pode significar uma idade do sistema muito mais antiga do que a simples implicação do resfriamento da anã branca “.

Todas as três características o diferenciam de outras anãs brancas: velocidade / idade, massa e carbono visível.

“Temos uma composição que podemos explica através da evolução estelar normal, uma massa duas vezes a média de uma anã branca e uma idade cinemática maior que a inferida pelo resfriamento “, disse Hollands.

” Temos certeza de como uma estrela forma uma anã branca e não deve fazer isso. A única maneira de explicar é se foi formada por uma fusão de duas anãs brancas. “

Artista impressão de colidir anãs brancas. (CfA)

O anão mesclado provavelmente é o resultado de bilhões de anos de evolução estelar em um sistema estelar binário. Uma das estrelas atinge sua fase gigante vermelha antes de seu parceiro e se expande, envolvendo-o. Quando a primeira estrela encolhe, a órbita entre as duas se aproxima. Então a segunda estrela passa por sua fase gigante vermelha, expandindo e envolvendo a outra.

Leva bilhões de anos, mas eventualmente a emissão de ondas gravitacionais faz com que a órbita encolha ainda mais. O fim está à vista, ou talvez o casamento, e quando a órbita encolhe suficientemente, as estrelas se fundem em uma.

Os astrônomos previram a existência de anãs brancas mescladas, mas essa ainda quebra as expectativas. Eles prevêem que as fusões devem ser entre duas anãs brancas de tamanhos diferentes. Mas WDJ0551 + 4135 parece ser uma fusão entre anãs de tamanho semelhante.

Há um limite de massa superior às anãs brancas, mesmo para um par que se fundiu. Se o objeto estelar resultante for suficientemente massivo, ele explodirá como uma supernova de fuga térmica .

Os astrofísicos acham que o limite é de cerca de 1,4 massa solar, mas eles não têm certeza. É possível que objetos possam explodir como supernovas em me
nos de 1,4 massas solares. Às 1,14 massas solares, essa anã branca está ajudando os astrofísicos a entender o limite superior de massa.

Os cientistas podem entender a idade de uma anã branca observando sua temperatura. As anãs brancas não geram calor porque não há mais fusão. Eles são mais parecidos com brasas do que estrelas e, ao monitorar o resfriamento da estrela, podem determinar sua idade.

Mas quando duas anãs brancas se fundem, o processo de resfriamento começa novamente. Não há uma maneira precisa de determinar a idade dessa pessoa, e as duas anãs brancas podem ter sido anãs brancas por bilhões de anos antes da fusão. Ainda assim, os pesquisadores pensam que a fusão ocorreu em torno de 1,3 bilhão de anos atrás.

“Não há muitas anãs brancas tão massivas, embora haja mais do que você esperaria ver o que implica que alguns deles provavelmente foram formados por fusões “, disse Hollands.

” No futuro, poderemos usar uma técnica chamada asteroseismologia para aprender sobre a composição central da anã branca a partir de suas pulsações estelares, que seria um método independente para confirmar que essa estrela se formou a partir de uma fusão. “

“Talvez o aspecto mais emocionante dessa estrela seja que ela quase não explodiu como uma supernova – essas explosões gigantescas são realmente importantes no mapeamento da estrutura do Universo, pois podem ser detectadas a distâncias muito grandes “, disse Hollands.

” No entanto, ainda há muita incerteza sobre que tipo de sistemas estelares chegam ao estágio da supernova. Por mais estranho que pareça, medindo a as propriedades dessa supernova ‘falhada’ e futuras aparências estão nos dizendo muito sobre os caminhos para a auto-aniquilação termonuclear. “

Este artigo foi publicado originalmente por Universe Today . Leia o artigo original .