As estrelas vampiras

Um dos principais problemas na astronomia moderna é o fato de ainda não conhecermos exatamente que tipo de sistema estelar explode sob a forma de supernova de tipo Ia.  Estas supernovas têm a função de mostrar que a expansão do Universo está atualmente em aceleração.

© NOAA (aglomerado estelar NGC 188)

A imagem acima mostra o aglomerado estelar NGC 188 com as estrelas “vampiras” circuladas.

Os astrônomos estudaram o objeto conhecido como V445 na constelação de Puppis (Popa) com bastante rigor. A V445 Puppis é a primeira, e até agora a única, nova que não mostra evidências de hidrogênio. É a primeira evidência de uma explosão na superfície de uma anã branca dominada por hélio, e a estrela companheira da V445 Puppis também apresenta deficiência em hidrogênio, fornecendo principalmente hélio à anã branca.

Em novembro de 2000, este sistema sofreu uma explosão do tipo nova, tornando-se 250 vezes mais brilhante que anteriormente e ejetando uma grande quantidade de matéria para o espaço.

A equipe de astrônomos utilizou o instrumento de óptica adaptativa NACO, montado no VLT (Very Large Telescope) do ESO, para obter imagens muito nítidas da V445 Puppis durante um período de dois anos. As imagens mostram uma concha bipolar, inicialmente com uma cintura muito fina, e com lóbulos de cada lado. Dois nodos observados em ambos os extremos da concha, parecem deslocar-se cerca de 30 milhões de quilômetros por hora. A concha - diferente de todas as observadas até agora em novas - encontra-se ela própria em movimento, deslocando-se cerca de 24 milhões de quilômetros por hora. As duas estrelas centrais estão obscurecidas por um disco espesso de poeira, que parece ter sido formado durante a última explosão.

© ESO (concha ao redor da estrela V445 Puppis)

Uma supernova é um dos processos pelo qual uma estrela termina a sua vida, explodindo e aumentando drasticamente seu brilho. Uma família de supernovas, chamadas supernovas de tipo Ia, desperta particular interesse no campo da cosmologia já que estes objetos podem ser usados como “velas padrão”  no cálculo de distâncias no Universo. Utilizam-se por isso para calibrar a expansão em aceleração, que se deve à energia escura.

Uma característica que define as supernovas de tipo Ia é a falta de hidrogênio no seu espectro. Sabe-se, no entanto, que o hidrogênio é o elemento químico mais abundante no Universo. Tais supernovas serão, muito provavelmente, produzidas em sistemas compostos por duas estrelas, onde uma delas é o produto final da vida de estrelas do tipo do Sol, as anãs brancas. As anãs brancas representam o produto final da evolução de estrelas com massas iniciais não superiores a algumas massas solares. Uma anã branca é composta por um núcleo estelar em final de combustão, abandonado quando uma estrela como o Sol ejeta as camadas exteriores no final da sua vida ativa. Este núcleo é composto essencialmente por carbono e oxigênio. Este processo normalmente dá origem à formação de uma nebulosa planetária.

Quando estas anãs brancas se comportam como vampiros estelares sugando matéria da estrela companheira, acabam por se tornar mais pesadas que determinado limite, o que as torna instáveis e consequentemente explodem. Este limite de Chandrasekhar, assim chamado devido ao físico indiano Subrahmanyan Chandrasekhar, é quase 1,4 vezes a massa do Sol. Quando a anã branca atinge uma massa superior a este limite, ou sugando matéria de uma estrela companheira ou juntando-se com outra anã branca, transforma-se numa bomba termonuclear que queimará carbono e oxigênio de maneira explosiva.

O ato de acumular esta matéria adicional não é um processo simples. À medida que a anã branca canibaliza a sua companheira, a matéria acumula-se na sua superfície. Se esta camada se tornar demasiado densa,  a estrela torna-se instável e irrompe como uma nova. Estas pequenas explosões controladas ejetam parte do material acumulado de volta ao espaço. Portanto, é necessário saber se a anã branca consegue acumular peso apesar destas explosões, ou seja, se alguma da matéria retirada à estrela companheira permanece na anã branca, de modo que ela se torne suficientemente pesada para explodir como supernova.

Combinando as imagens do NACO com dados obtidos por vários outros telescópios foi possível determinas a distância ao sistema, que se encontra a cerca de 25.000 anos-luz  de distância do Sol, e o seu brilho intrínseco, que é mais de 10.000 vezes mais brilhante que o Sol. Estes valores indicam que a anã branca vampiro deste sistema tem uma massa elevada, que está próxima do limite fatal e ao mesmo tempo continua sendo alimentada através de elevada taxa pela sua companheira. Se a V445 Puppis vai eventualmente explodir como supernova, ou se a atual explosão de nova já fez com que esse fenômeno não se produza ao ejetar demasiada matéria de volta ao espaço é algo que ainda precisa ser esclarecido. No entanto, a V445 Puppis é excelente candidata a futura supernova de tipo Ia!

Fonte: ESO e Nature