Duas estrelas se fundiram para formar uma enorme anã branca

Uma estrela anã branca com uma atmosfera bizarra rica em carbono, pode ser o resultado da fusão de outras duas anãs brancas, indica um novo estudo publicado na revista Nature Astronomy. Os astrônomos descobriram uma estrela anã branca ultra massiva localizada a cerca de 150 anos-luz de distância da Terra, com uma composição atmosférica nunca vista antes, a primeira vez que uma anã branca resultado da fusão de outras duas anãs brancas teria sido identificada usando a sua composição atmosférica como pista.

A descoberta pode levantar novas questões sobre a evolução das estrelas anãs brancas massivas, e sobre o número de supernovas na nossa galáxia.

Essa estrela, denominada, WDJ0551+4135, foi identificada numa pesquisa de dados do telescópio espacial Gaia da Agência Espacial Europeia. Os astrônomos seguiram com uma espectroscopia, usando para isso o Telescópio William Herschel, focando nessas anãs brancas identificadas como sendo particularmente massivas. Quebrando a luz da estrela, os astrônomos foram capazes de identificar a composição química da atmosfera e descobrir que ela tinha um nível elevado incomum de carbono presente.

Essa estrela apareceu como algo que os astrônomos nunca tinham visto antes. Eles esperavam ver uma camada externa de hidrogênio, algumas vezes misturada com hélio, ou apenas uma mistura de hélio e carbono. Mas não era esperado ver essa combinação de hidrogênio e carbono, ao mesmo tempo que deveria existir ali, uma espessa camada de hélio entre os elementos. Quando os astrônomos olharam a estrela, nada fez muito sentido.

Para resolver o problema, os astrônomos se transformaram em verdadeiros detetives para descobrir a origem verdadeira da estrela.

As anãs brancas são os restos de estrelas parecidas com o Sol que já queimaram todo o seu combustível e expeliram suas camadas mais externas. A maior parte delas pesa somente 0.6 vezes a massa do Sol, mas essa em particular tinha uma massa equivalente a 1.4 vezes a massa do Sol, quase que o dobro da massa de uma anã branca comum. Apesar dela ser mais pesada que o nosso Sol, ela tem toda a massa compactada em dois terços do diâmetro da Terra.

A idade da anã branca também é uma pista. Estrelas mais velhas orbitam a Via Láctea mais rápido que estrelas mais ovens, e esse objeto está se movendo mais rápido do que 99% das outras estrelas anãs brancas próximas, com a mesma idade de resfriamento, sugerindo que essa estrela é mais velha do que parece ser.

Os astrônomos então têm, uma composição que não podem explicar através da evolução estelar normal, uma massa duas vezes a média da massa de anãs brancas, e uma idade cinemática mais velha do que a inferida via resfriamento. Os astrônomos sabem relativamente bem, como uma anã branca se forma e essa não é a maneira. Então, o único jeito de explicar essa estrela é se ela fosse formada através da fusão de duas anãs brancas.

A teoria é que quando uma estrela num sistema binário se expande no final da sua vida, ela envelopa sua companheira, fazendo com que a órbita fique mais próxima à medida que a primeira estrela se contraí. O mesmo acontece quando a outra estrela se expande. No decorrer de bilhões de anos, a emissão de ondas gravitacionais fará com que a órbita das duas se aproxime ainda mais, até um ponto em que as estrelas irão se fundir.

A fusão de anãs brancas é prevista teoricamente, mas é algo bem incomum de ser observado. A maior parte das fusões na nossa galáxia ocorrem entre estrelas com diferentes massas, enquanto que nessa fusão, as duas estrelas possuem massas parecidas. Existe também um limite de qual será o tamanho da anã branca resultante: com mais de 1.4 vezes a massa do Sol, acredita-se que ela explodirá numa supernova, apesar de que algumas dessas explosões podem ocorrer com massas ligeiramente menores, assim sendo, essa estrela é útil para demonstrar como uma anã branca massiva pode sobreviver.

Pelo fato do processo de fusão reiniciar o resfriamento da estrela, é difícil determinar a idade dela. A anã branca provavelmente passou pelo processo de fusão a cerca de 1.3 bilhão de anos atrás, mas as duas anãs brancas originais deviam ter bilhões de anos de idade.

São poucas as anãs brancas por fusão identificadas até agora, e essa é a única identificada através da sua composição.

Não existem tantas anãs brancas massivas assim, embora existam mais do que os astrônomos poderiam esperar observar, o que implica que algumas delas provavelmente se formaram via fusão.

No futuro, os astrônomos poderão usar a chamada asteriosismologia para aprender mais sobre a composição do núcleo da anã branca, a partir das pulsações estelares, o que seria um método independente para confirmar se uma estrela se formou por fusão ou não.

Talvez o aspecto mais interessante desta estrela é que ela falhou ao explodir como uma supernova – essas explosões gigantescas são realmente importantes no mapeamento da estrutura do Universo, pois podem ser detectadas a grandes distâncias. No entanto, ainda há muita incerteza sobre que tipo de sistemas estelares chegam ao estágio de supernova. Por mais estranho que possa parecer, medir as propriedades dessa supernova ‘falhada’ e a sua futura aparências pode dizer as astrônomos muito sobre os caminhos que levam a auto-aniquilação termonuclear.

Fonte: warwick.ac.uk