Uma estrela anã branca pode explodir como uma supernova quando sua massa excede o limite de cerca de 1,4 massas solares. Uma equipe liderada pelo Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) em Garching e envolvendo a Universidade de Bonn encontrou agora um sistema estelar binário no qual a matéria flui para a anã branca de sua companheira.
O sistema foi encontrado devido a raios-X brilhantes, chamados supermacios, que se originam na fusão nuclear do gás que transbordou perto da superfície da anã branca. O incomum dessa fonte é que é o hélio e não o hidrogênio que transborda e queima. A luminosidade medida sugere que a massa da anã branca está crescendo mais lentamente do que se pensava ser possível, o que pode ajudar a entender o número de supernovas causadas pela explosão de anãs brancas. Os resultados foram publicados na revista Nature.
As anãs brancas explosivas não são apenas consideradas a principal fonte de ferro no universo, mas também uma ferramenta importante para a cosmologia. Como as chamadas supernovas do Tipo Ia (SN Ia), todas elas se tornam mais ou menos igualmente brilhantes, permitindo à astrofísica uma determinação precisa da distância de suas galáxias hospedeiras.
No entanto, mesmo depois de muitos anos de pesquisa intensiva, ainda não está claro em que circunstâncias a massa de uma anã branca pode crescer até o chamado limite de Chandrasekhar. Este é o limite superior teórico para a massa de uma anã branca, calculado em 1930 pelo astrofísico indiano-americano e Prêmio Nobel Subrahmanyan Chandrasekhar.
No início da década de 1990, fontes de raios X supermacias com queima estável de hidrogênio em suas superfícies foram estabelecidas como uma nova classe de objetos com o ROSAT e, por um tempo, foram consideradas potenciais candidatas a progenitores SN Ia. O problema com essas fontes, no entanto, é a abundância de hidrogênio: as supernovas do tipo Ia não apresentam vestígios de hidrogênio.
Por mais de 30 anos, sistemas estelares duplos foram previstos, nos quais uma anã branca acumula e queima hélio de forma estável em sua superfície, mas tais fontes nunca foram observadas. Uma equipe internacional liderada pelo Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) encontrou agora uma fonte de raios-X cujo espectro óptico é completamente dominado pelo hélio.
“A fonte de raios X supermacia [HP99] 159 é conhecida desde a década de 1990, quando foi observada pela primeira vez com o ROSAT, mais recentemente com o XMM-Newton e agora com o eROSITA”, explica Jochen Greiner, que lidera a análise deste fonte no MPE. “Agora, conseguimos identificá-lo como uma fonte óptica na Grande Nuvem de Magalhães. Em seu espectro encontramos principalmente linhas de emissão de hélio provenientes do disco de acreção.”
No entanto, isso não resolve o problema dos progenitores SN Ia: modelos teóricos preveem que cerca de 2-5% da matéria da estrela companheira de hélio será carregada pela explosão de SN Ia e ejetada no meio ambiente. No entanto, essa quantidade de hélio não foi encontrada na maioria das supernovas Ia observadas até o momento. Existe, no entanto, uma subclasse com menor luminosidade, a SN Iax, na qual a explosão é mais fraca e, portanto, menos hélio é soprado.
O agora descoberto sistema [HP99] 159 pode acabar em tal SN Iax de acordo com o conhecimento atual, uma vez que as medições aqui indicam que a queima contínua de hélio em anãs brancas é possível mesmo em taxas de acreção mais baixas do que o previsto teoricamente. A luminosidade medida de [HP99] 159 é cerca de dez vezes menor do que o esperado na taxa canônica, enquanto ao mesmo tempo a temperatura de raios-X medida está exatamente na faixa esperada para queima estável de hélio.
“O brilho de raios-X observado sugere que a queima do influxo de hélio na anã branca é estabilizada por sua rápida rotação, tornando provável uma explosão final de supernova do sistema”, disse o Prof. Dr. Norbert Langer, do Instituto Argelander de Astronomia. , que também é membro da Área de Pesquisa Transdisciplinar de Matéria da Universidade de Bonn.
Como as medições anteriores indicam que a luminosidade permaneceu a mesma por cerca de 50 anos, uma ampla gama de taxas de acreção levando a explosões deve ser possível.
“Estrelas sem envoltórios de hidrogênio, como a estrela companheira encontrada em [HP99] 159, são uma importante etapa intermediária no ciclo de vida de estrelas binárias que deve ocorrer em cerca de 30% desses sistemas”, diz Julia Bodensteiner, do ESO, que tem estuda estrelas massivas desde sua tese de mestrado no MPE. “Deve haver muitas dessas estrelas; mas apenas algumas foram observadas até agora.”
A equipe agora espera encontrar dezenas de fontes semelhantes nas duas Nuvens de Magalhães com a eROSITA. Isso deve permitir que eles restrinjam ainda mais as condições para os progenitores SN Ia.
Publicado em 27/03/2023 01h21
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