Uma estrela recém-descoberta a apenas 773 anos-luz de distância pertence a uma das categorias mais raras da Via Láctea.
J1912-4410 é um pulsar 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 à forma 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 que o campo magnético do Sol, e o modelo do dínamo ajuda a explicar o porquê. A descoberta de J1912-4410 forneceu um passo crítico nesse campo.”
Tradicionalmente, os pulsares são um tipo de estrela morta chamada estrela de nêutrons. Eles são o que resta de estrelas massivas entre cerca de 8 e 30 vezes que ficaram sem combustível de hidrogênio para 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, em escalas de milissegundos, enquanto feixes de radiação eletromagnética, gerados pela rotação rápida e pelo poderoso campo magnético, irrompem dos pólos 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.
As anãs brancas são um tipo semelhante de remanescente estelar. Eles 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. Tanto quanto sabíamos até poucos anos atrás, eles também não parecem se transformar em pulsares.
Então, em 2016, os astrônomos descobriram 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 intervalos regulares de 1,97 minutos; as pulsações que vemos não são dos feixes da anã branca diretamente, mas do efeito que esses feixes têm na companheira anã vermelha.
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 rotação da anã branca, no entanto, sugere um poderoso campo magnético, que exigiria uma quantidade considerável de massa a ser transferida para atingir a taxa de rotação vertiginosa da anã branca.
Uma explicação possível são as mudanças que as anãs brancas sofrem quando 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, as mudanças de densidade interior combinadas com a convecção à medida que o calor escapa podem ter iniciado um dínamo. Este fluido rotativo, condutor e de convecção converte energia cinética em energia magnética que gira para fora do objeto como um campo magnético.
Não sabemos realmente o que acontece dentro das estrelas anãs brancas; sabemos que eles são incrivelmente densos, em torno da massa do Sol compactados em um objeto do tamanho da Terra, e apenas a recusa dos elétrons em ocupar o mesmo estado abaixo de um certo limite 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 o tamanho da amostra de uma estrela torna impossível confirmar, então Pelisoli e seus colegas procuraram mais. Eles vasculharam os dados da pesquisa em busca de estrelas com características semelhantes às do AR Scorpii. Em seguida, eles acompanharam seus candidatos para ver se eles correspondiam.
“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 ou mais, esse sistema enviava um sinal de rádio e raios-X em nossa direção. ,” ela diz.
“Isso confirmou que existem mais pulsares de anãs brancas por aí, conforme previsto por modelos anteriores”.
O recém-descoberto J1912-4410 também se encaixa em várias outras características do modelo dínamo. Os pulsares das anãs brancas devem ser relativamente frios, mostrando que a cristalização está ocorrendo no interior, e perto o suficiente de sua companheira binária para que a transferência de massa possa ter ocorrido no passado para aumentar a rotação 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 independentemente J1912-4410 em dados do observatório espacial de raios-X eROSITA. Eles também concluíram que o objeto é um pulsar de anã branca como AR Scorpii, sugerindo fortemente que existem mais desses objetos por aí.
E poderia ajudar os astrônomos a resolver os mistérios em andamento. Por exemplo, algo perto do centro galáctico está piscando ondas de rádio em batidas regulares de 18,18 minutos. Isso 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 no levantamento de raios-X de todo o céu realizado com o 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 das anãs brancas como uma nova classe”.
Publicado em 26/06/2023 14h56
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