A breve, mas colossal erupção de uma estrela morta passando por uma explosão de nova foi capturada por um dos mais poderosos instrumentos de raios-X no espaço.
O telescópio conjunto alemão-russo eROSITA, a bordo do observatório espacial Spektr-RG no ponto L2 Lagrange (sim, a casa de Webb), capturou pela primeira vez o que é conhecido como a fase ‘bola de fogo’ de uma nova clássica. Esses dados de raios-X finalmente confirmaram via observação uma previsão de 1990 sobre a física das novas.
A nova em questão é conhecida como YZ Reticuli, descoberta em 15 de julho de 2020, a uma distância de cerca de 8.250 anos-luz, perto da constelação sul de Reticulum. A análise revelou que esse brilho transitório foi provavelmente o resultado do que chamamos de nova clássica – uma erupção de uma estrela anã branca.
Aqui está como funciona. Uma estrela anã branca é o que pensamos como uma estrela “morta” – o núcleo colapsado de uma estrela que tinha cerca de 8 vezes a massa do Sol depois de atingir o final de sua vida útil de fusão atômica (sequência principal) e ejetado seu material externo. Outros objetos desse tipo incluem estrelas de nêutrons (entre 8 e 30 massas solares) e buracos negros (qualquer coisa maior que isso).
As anãs brancas são pequenas e densas: entre o tamanho da Terra e da Lua, aproximadamente, e até a massa de 1,4 sóis. Esse limite de massa é conhecido como limite de Chandrasekhar: se uma anã branca exceder esse limite, ela se torna tão instável que explode em uma supernova espetacular.
As anãs brancas também podem – frequentemente – estar em sistemas binários com estrelas maiores (embora menos massivas). Se eles estiverem em uma órbita mútua o suficiente, a anã branca pode sugar material de sua companheira binária.
Esse material é principalmente hidrogênio; ela se acumula na superfície da anã branca, onde se aquece. Eventualmente, a massa se torna tão grande que a pressão e a temperatura na parte inferior da camada de hidrogênio são suficientes para iniciar a fusão atômica na superfície da anã branca; isso desencadeia uma explosão termonuclear, expelindo violentamente o excesso de material para o espaço. Olá, nova.
Durante sua segunda pesquisa de todo o céu, de junho a dezembro de 2020, a eROSITA varreu repetidamente a região do céu que continha a anã branca. Em seus primeiros 22 passes, tudo parecia normal, tão bonito quanto poderia ser. Na 23ª passagem, no entanto, a partir de 7 de julho de 2020, uma fonte de raios X extremamente brilhante e suave apareceu no que mais tarde seria identificado como YZ Reticuli – apenas para desaparecer novamente na próxima passagem, o que significa que todo o flash não poderia duraram mais de oito horas.
Isso foi 11 horas antes do clareamento óptico da fonte. Isso, dizem os astrônomos, foi totalmente consistente com a modelagem teórica da fase de ‘bola de fogo’ de uma nova. (Observações anteriores de uma bola de fogo da nova foram feitas em comprimentos de onda ópticos e dizem respeito ao material ejetado em expansão à medida que a estrela entra em erupção – um estágio totalmente diferente da nova.)
De acordo com uma previsão avançada em 1990, uma fase de ‘bola de fogo’ muito breve deve ocorrer entre a fusão descontrolada que desencadeia a explosão e o brilho da estrela em comprimentos de onda ópticos. Esta fase deve aparecer como um flash suave, curto e brilhante de radiação X antes que a estrela brilhe em comprimentos de onda ópticos.
Isso, segundo a teoria, acontece porque o material em expansão atinge a fotosfera da anã branca, ou ‘superfície’. Por um breve período de tempo, a aceleração para fora desse material corresponde à aceleração para dentro devido à gravidade da estrela, fazendo com que a anã branca aqueça e brilhe com luminosidade máxima, conhecida como luminosidade de Eddington.
À medida que a explosão continua a se expandir, ela esfria, fazendo com que a luz emitida se desloque dos comprimentos de onda de raios-X mais energéticos para os ópticos. Geralmente é quando vemos uma nova brilhar.
Os resultados permitiram que a equipe fizesse algumas medições importantes da anã branca em questão. Estes incluem o tempo preciso da reação termonuclear e a evolução da temperatura da anã branca durante toda a duração do evento nova. O trabalho teórico também sugere que a duração da fase de bola de fogo corresponde à massa da anã branca. Usando essas informações, a equipe derivou uma massa de 0,98 vezes a massa do Sol.
A observação, disse a equipe, foi de muita sorte. Ao longo de sua missão de quatro anos, espera-se que eROSITA detecte apenas uma ou duas dessas bolas de fogo, dada a taxa de novas em nossa galáxia.
“Com a detecção bem-sucedida do flash de YZ Reticuli pela eROSITA, a existência de flashes de raios-X foi agora confirmada por observação”, escrevem os pesquisadores em seu artigo.
“Nossa detecção também adiciona a peça que faltava para medir a energia total da nova e completa toda a imagem da evolução fotosférica do fugitivo termonuclear”.
Publicado em 17/05/2022 00h07
Artigo original:
- https://www.sciencealert.com/we-ve-just-seen-the-x-ray-fireball-of-a-stellar-nova-for-the-first-time
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