Afinal, não tão mortas assim: astrônomos revelam o segredo por trás das anãs brancas infladas

Antigos sistemas estelares binários podem conter estrelas ainda mais quentes do que os cientistas acreditavam anteriormente.

Impressão do binário duplo de anãs brancas J1539+5027, com 6,9 minutos de duração, composto por uma anã branca aquecida por maré (amarela) e sua companheira mais compacta (azul). Está prestes a iniciar a transferência de massa. Crédito: KyotoU / Lucy McNeill 

Anãs brancas são os restos densos e compactos deixados para trás quando as estrelas esgotam seu combustível nuclear, um processo que um dia ocorrerá com o nosso Sol. Esses restos estelares são conhecidos como estrelas degeneradas porque sua física interna desafia as expectativas normais: à medida que ganham massa, elas diminuem de tamanho.

Muitas anãs brancas existem em pares, formando o que conhecemos como sistemas binários, onde duas estrelas orbitam uma à outra. A maioria desses sistemas é antiga para os padrões galácticos e, com o tempo, esfriou até atingir temperaturas de superfície próximas a 4.000 Kelvin.

No entanto, astrônomos identificaram recentemente um grupo notável de sistemas binários de curto período nos quais as estrelas completam uma órbita em menos de uma hora. Surpreendentemente, essas anãs brancas parecem ser cerca de duas vezes maiores do que os modelos preveem, com temperaturas de superfície muito mais altas, variando de 10.000 a 30.000 Kelvin.

Investigando o papel do aquecimento das marés

Isso inspirou uma equipe de pesquisadores, liderada por Lucy Olivia McNeill, da Universidade de Kyoto , a investigar a teoria das marés e usá-la para prever o aumento da temperatura de anãs brancas em órbitas binárias de curto período. As forças das marés frequentemente deformam corpos celestes em órbitas binárias, determinando sua evolução orbital.

"O aquecimento de maré tem tido algum sucesso em explicar as temperaturas de Júpiteres Quentes e suas propriedades orbitais com suas estrelas hospedeiras. Então nos perguntamos: até que ponto o aquecimento de maré pode explicar as temperaturas de anãs brancas em binárias de curto período?", pergunta McNeill.

Os pesquisadores construíram uma estrutura teórica que leva em conta o aumento de temperatura de anãs brancas em sistemas binários de curto período. Essa estrutura é completamente generalizada, permitindo a previsão da evolução passada e futura da temperatura, bem como da evolução orbital de estrelas anãs brancas em sistemas binários.

Os resultados revelaram que as forças de maré podem influenciar fortemente a evolução dessas anãs brancas. Especificamente, a atração de maré de uma anã branca pequena afeta o aquecimento interno de sua companheira maior, porém menos massiva, fazendo com que ela infle e aumente sua temperatura de superfície para pelo menos 10.000 graus Kelvin. 

Estrelas infladas e interações orbitais estendidas

Devido a essa inflação, a equipe prevê que as anãs brancas devem ser tipicamente duas vezes maiores do que a teoria prevê quando começam a interagir, ou seja, a transferência de massa. Consequentemente, binárias de anãs brancas de curto período podem começar a interagir em períodos orbitais três vezes maiores do que o esperado anteriormente.

“Esperávamos que o aquecimento das marés aumentasse as temperaturas dessas anãs brancas, mas ficamos surpresos ao ver o quanto o período orbital das anãs brancas mais antigas se reduz quando seus lóbulos de Roche entram em contato”, diz McNeill.

Anãs brancas em sistemas binários com períodos orbitais tão curtos eventualmente interagirão e emitirão radiação gravitacional, e acredita-se que causem fenômenos astronômicos como supernovas do tipo Ia e variáveis ​​cataclísmicas.

No futuro, a equipe planeja aplicar sua estrutura a sistemas binários com anãs brancas de carbono-oxigênio e potencialmente aprender sobre progenitores de explosão do tipo Ia, prestando atenção especial se temperaturas realistas favorecem ou não o chamado cenário de dupla degeneração ou fusão.

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