Acabamos de encontrar uma das estrelas mais raras da galáxia

Uma estrela recém-descoberta a apenas 773 anos-luz de distância pertence a uma das categorias mais raras da Via Láctea.

Uma impressão artística do pulsar de anã branca AR Scorpii. (ESO/L. Calçada/Universidade de Warwick) 

J1912-4410 é um pulsar de anã branca, um tipo de estrela tão raramente vista que apenas uma outra é conhecida em toda a galáxia. Sua descoberta confirma que essas estrelas existem em uma classe própria, e nos dá uma nova ferramenta para interpretar não apenas a evolução das estrelas, mas também os estranhos sinais detectados em toda a Via Láctea que desafiam a explicação convencional.

A descoberta parece confirmar que o campo magnético de uma anã branca é gerado por um dínamo interno, semelhante a como o núcleo líquido da Terra gera seu campo magnético, mas muito mais poderoso.

"A origem dos campos magnéticos é uma grande questão em aberto em muitos campos da astronomia, e isso é particularmente verdadeiro para estrelas anãs brancas", explica a astrofísica Ingrid Pelisoli, da Universidade de Warwick, no Reino Unido.

"Os campos magnéticos nas anãs brancas podem ser mais de um milhão de vezes mais fortes do que o campo magnético do Sol, e o modelo do dínamo ajuda a explicar o porquê. A descoberta do J1912-4410 proporcionou um passo crítico neste campo."

Tradicionalmente, pulsares são um tipo de estrela morta chamada estrelas de nêutrons. Eles são o que resta de estrelas massivas entre cerca de 8 e 30 vezes que ficaram sem combustível de hidrogênio para se fundir em seus núcleos. A estrela ejeta seu material externo, e o núcleo, não mais suportado pela pressão externa da fusão, colapsa sob a gravidade em um objeto ultradenso.

No caso de um pulsar, a estrela de nêutrons gira rapidamente, até escalas de milissegundos, enquanto feixes de radiação eletromagnética, gerados pelo rápido spin e poderoso campo magnético, irrompem dos polos magnéticos. À medida que a estrela gira, esses feixes passam pelo nosso campo de visão como um farol cósmico, fazendo com que a estrela pareça pulsar.

Anãs brancas são um tipo semelhante de remanescente estelar. São os núcleos colapsados de estrelas mortas abaixo de cerca de 8 massas solares. Eles são menos densos que as estrelas de nêutrons e têm raios maiores. Até onde sabíamos até poucos anos atrás, eles também não parecem se transformar em pulsares.

Então, em 2016, os astrônomos encontraram o que chamaram de primeiro pulsar de anã branca, uma estrela chamada AR Scorpii. AR Scorpii é um pouco diferente de um pulsar tradicional. É uma anã branca em um sistema binário com uma estrela anã vermelha. À medida que gira, seus feixes passam pela anã vermelha, fazendo com que ela brilhe em vários comprimentos de onda em períodos de tempo regulares de 1,97 minuto; As pulsações que vemos não são diretamente dos feixes da anã branca, mas do efeito que esses feixes têm sobre a companheira da anã vermelha.

Uma impressão artística de AR Scorpii. (M. Garlick/Universidade de Warwick/ESO)

O sistema de AR Scorpii, no entanto, desafiou nossa compreensão das anãs brancas, com uma taxa de rotação geralmente alcançada apenas por meio de uma transferência de massa da anã vermelha, o que faz com que a anã branca gire mais rápido. A taxa de spin-down da anã branca, no entanto, sugere um poderoso campo magnético, que exigiria uma quantidade considerável de massa a ser transferida para atingir a vertiginosa taxa de rotação da anã branca.

Uma possível explicação são as mudanças que as anãs brancas sofrem à medida que esfriam e cristalizam. É possível que a anã branca AR Scorpii tenha começado sem campo magnético, permitindo que a taxa de rotação aumentasse à medida que lentamente roubava massa da anã vermelha.

No entanto, à medida que a anã branca esfria, mudanças de densidade interior combinadas com convecção à medida que o calor escapa podem ter dado início a um dínamo. Este fluido rotativo, condutor e convectivo converte energia cinética em energia magnética que sai do objeto como um campo magnético.

Nós realmente não sabemos o que acontece dentro das estrelas anãs brancas; sabemos que eles são incrivelmente densos, em torno da massa do Sol embalada em um objeto do tamanho da Terra, e apenas a recusa dos elétrons em ocupar o mesmo estado abaixo de um certo limiar crítico impede que ele colapse ainda mais, mas o que isso parece e como ele se comporta é puramente hipotético. AR Scorpii pode significar que o interior de uma anã branca é capaz de gerar um dínamo.

Mas um tamanho de amostra de uma estrela torna impossível confirmar, então Pelisoli e seus colegas procuraram mais. Eles vasculharam dados de pesquisas em busca de estrelas com características semelhantes ao AR Scorpii. Depois, acompanharam os candidatos para ver se combinavam.

"Depois de observar algumas dezenas de candidatos, encontramos um que mostrava variações de luz muito semelhantes ao AR Scorpii. Nossa campanha de acompanhamento com outros telescópios revelou que, a cada cinco minutos, mais ou menos, esse sistema enviava um sinal de rádio e raios-X em nossa direção", diz ela. 

"Isso confirmou que há mais pulsares de anãs brancas por aí, como previsto por modelos anteriores."

O recém-descoberto J1912-4410 também se encaixa com várias outras características do modelo de dínamo. Os pulsares da anã branca devem ser relativamente frios, mostrando que a cristalização está ocorrendo no interior, e perto o suficiente de sua companheira binária que a transferência de massa poderia ter acontecido no passado para aumentar o spin da anã branca. J1912-4410 combina perfeitamente com essas características.

Um segundo estudo liderado pelo astrofísico Alex Schwope, do Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, na Alemanha, encontrou de forma independente o J1912-4410 em dados do observatório espacial de raios-X eROSITA. Eles também concluíram que o objeto é um pulsar de anã branca como o AR Scorpii, sugerindo fortemente que há mais desses objetos por aí.

E pode ajudar os astrônomos a resolver mistérios em andamento. Por exemplo, algo perto do centro galáctico está piscando ondas de rádio em batidas regulares de 18,18 minutos. Esse poderia ser um pulsar de anã branca, talvez sem companheiro binário, já que não marca todas as caixas vistas em AR Scorpii e J1912-4410.

Mas a descoberta nos dá uma nova ferramenta para entender as coisas estranhas que detectamos na Via Láctea.

"Estamos entusiasmados por ter encontrado o objeto de forma independente na pesquisa de raios-X de todo o céu realizada com SRG/eROSITA", diz Schwope. "A investigação de acompanhamento com o satélite XMM-Newton da ESA revelou as pulsações no regime de raios X de alta energia, confirmando assim a natureza incomum do novo objeto e estabelecendo firmemente os pulsares da anã branca como uma nova classe."

Os dois artigos foram publicados na Nature Astronomy and Astronomy e na Astrophysics.

Fonte: sciencealert.com