Algumas estrelas “mortas” escondem fontes celestiais de juventude sob suas superfícies

“Não é todo dia que descobrimos um fenômeno astrofísico totalmente novo!” 

Dois modelos alternativos para o interior de anãs brancas colocados lado a lado. (Esquerda) a cristalização comum de uma anã branca padrão. (Direita) Uma anã branca peculiar de resfriamento mais lento, dominada pela destilação. (Crédito da imagem: Robert Lea/Bédard et al)

As anãs brancas são as estrelas que serão deixadas para trás quando estrelas como o Sol "morrem", fumegando no espaço como brasas estelares resfriadas.

Observações recentes indicaram que alguns destes cadáveres estelares podem, na verdade, demorar mais tempo a arrefecer do que o esperado anteriormente. Isto significa que as anãs brancas podem ter uma forma de gerar energia após as suas “mortes”, desafiando a imagem clássica de serem estrelas inertes e mortas. Como resultado, algumas anãs brancas podem, na verdade, ser milhares de milhões de anos mais velhas do que o estimado actualmente.

Analisando dados da missão espacial Gaia em 2019, os cientistas descobriram uma população de anãs brancas que parecem ter parado de esfriar há bilhões de anos. Agora, uma equipa de investigadores liderada por Antoine Bédard, da Universidade de Warwick, e Simon Blouin, da Universidade de Victoria, pensa saber qual o mecanismo que está por detrás desta descoberta desconcertante.

A fonte da juventude estelar

As anãs brancas nascem quando estrelas que possuem aproximadamente a mesma massa do Sol esgotam o suprimento de combustível necessário para a fusão nuclear em seus núcleos. Esse suprimento é composto pelo elemento mais leve do universo: o hidrogênio. O fim da fusão, também conhecida como conversão de hidrogénio em hélio , no núcleo estelar também corta a energia que empurrou para fora e protegeu a estrela do colapso sob a sua própria gravidade durante muitas vezes milhares de milhões de anos.

Esmagadas pela gravidade, as camadas externas da estrela onde a fusão nuclear ainda ocorre são arrancadas. Essas camadas "incham" dezenas, ou mesmo centenas, de vezes o raio original da estrela durante o que é conhecido como fase de gigante vermelha da vida da estrela. Eventualmente, essas camadas circundantes se dispersam, deixando o núcleo estelar exausto e em resfriamento para trás como uma anã branca.

Para o Sol, esta transformação começará em cerca de 5 mil milhões de anos; a fase gigante vermelha da nossa estrela irá inchar até o raio de Marte . Durante esse período, o Sol acabará engolindo os planetas internos, incluindo a Terra. 97% das estrelas da Via Láctea passarão pelo mesmo processo básico para se tornarem anãs brancas.

Os cientistas já haviam considerado que as anãs brancas com combustível nuclear esgotado representam os estágios finais quase inertes de estrelas menores. Foi teorizado que dentro de seus corações, o plasma que antes estava fervendo e turbulento, a matéria estelar congela e o calor não é mais produzido. Isso resultaria na solidificação das anãs brancas de dentro para fora ao longo de bilhões de anos.

Bédard e colegas pensam que, para algumas anãs brancas, o plasma denso no seu interior não congela de dentro para fora. Eles descobriram uma fonte celestial da juventude, por assim dizer, que se esconde sob algumas das conchas dessas estrelas.

O telescópio espacial Gaia, que em 2019 descobriu uma população de anãs brancas que desafiam o envelhecimento.(Crédito da imagem: ESA)

Dentro dessas anãs brancas que desafiam o envelhecimento, cristais sólidos são criados à medida que a estrela morta esfria – cristais que podem flutuar sobre um líquido mais denso.

À medida que esta matéria sólida flutua para cima, a equipe diz que ela desloca o material líquido que se move para baixo. O transporte de material mais pesado em direção aos corações destas anãs brancas liberta energia gravitacional. Esta energia pode ser convertida em calor, interrompendo assim o processo de resfriamento por bilhões de anos.

“Esta explicação corresponde a todas as propriedades observacionais da população incomum de anãs brancas”, disse Bédard em comunicado . “Esta é a primeira vez que este mecanismo de transporte foi observado em qualquer tipo de estrela, o que é emocionante: não é todos os dias que descobrimos um fenómeno astrofísico totalmente novo!”

Uma das grandes questões levantadas pela descoberta de anãs brancas que interrompem os seus processos de arrefecimento é o que as torna diferentes das suas homólogas “mais mortas”, por si só. Essas são as anãs brancas, tão legais quanto esperado.

“A diferença provavelmente se deve à composição da estrela”, explicou Blouin. "Algumas estrelas anãs brancas são formadas pela fusão de duas estrelas diferentes . Quando estas estrelas colidem para formar a anã branca, a composição da estrela muda de uma forma que pode permitir a formação de cristais flutuantes."

Atualmente, quando os cientistas observam as anãs brancas, presumem que quanto mais fria uma delas, mais antiga ela é. O atraso no arrefecimento experimentado por estas anãs brancas peculiares, no entanto, pode significar que têm temperaturas que as fazem parecer muito mais jovens do que realmente são.

Assim, a descoberta destas anãs brancas que desafiam o envelhecimento e o mecanismo que elas usam como “fonte da juventude” podem na verdade redefinir a forma como os astrónomos datam as estrelas em geral.

"O mecanismo de transporte que descobrimos significa que algumas anãs brancas têm brilhado tanto como estrelas 'normais' há milhares de milhões de anos," disse Bédard. "Isso complica a datação por idade e o uso de anãs brancas para reconstruir a formação da nossa galáxia ."

A pesquisa da equipe foi publicada no dia 6 de março na revista Nature.

Fonte: Space.com