A fusão de anãs brancas pode criar antimatéria na Via Láctea

Há mais de quatro décadas, os astrônomos descobriram a primeira emissão de raios gama proveniente do exterior do Sistema Solar.

© ESO/L. Calçada (fusão de anãs brancas num sistema binário)

Este sinal de alta energia está associado à destruição de aproximadamente 10⁴³ pósitrons a cada segundo. O pósitron é um tipo de antimatéria, é a antipartícula do elétron. Apesar do extenso acompanhamento, os astrônomos hoje ainda procuram a fonte exata desta emissão, que pode surgir de processos naturais na vida de uma estrela ou de origens exóticas através da matéria escura. Recentemente, um grupo de astrônomos determinou que os pósitrons resultantes de fusões de anãs brancas poderiam contribuir significativamente para o sinal que vemos.

A emissão associada à aniquilação do pósitron galáctico ocorre quando esta antipartícula encontra sua contraparte, um elétron, destruindo ambas as partículas no processo. Assim, esta emissão requer uma fonte pronta de antimatéria, que permaneceu misteriosa desde a sua detecção inicial.

As medições sugerem que o sinal é quase uma vez e meia mais alto na protuberância, ou regiões centrais da Via Láctea, do que nos braços. Este aspecto particular da emissão levou ao desenvolvimento de vários modelos que especulam uma alta abundância de pósitrons nesta área que poderia ser devido a processos relacionados com a matéria escura ou o buraco negro supermasivo central da nossa galáxia. No entanto, muitos astrônomos ainda estão procurando maneiras menos exóticas os positrons que estamos vendo sofrer aniquilação poderia ser produzido.

O pesquisador Roland M. Crocker, da Research School of Astronomy and Astrophysics da Australian National University, e colegas examinam uma possível fonte estelar de pósitrons galácticos que poderiam ser responsáveis ​​pelo sinal: a fusão de anãs brancas.

As anãs brancas são os núcleos remanescentes de estrelas parecidas com o Sol, deixadas para trás depois que a estrela esgota seu combustível e morre. Se duas estrelas de baixa massa (entre cerca de 1,4 e 2 vezes a massa do nosso Sol) se aproximam constituindo em um sistema binário, elas podem interagir através de um processo chamado transferência de massa, onde o gás das estrelas é trocado. O resultado final é duas anãs brancas que podem eventualmente se fundir, e que a fusão pode resultar na produção de isótopos radioativos que se decompõem em pósitrons.

Existem várias pistas que levaram os astrônomos a esta conclusão. A relação entre a intensidade do sinal na protuberância e os braços é semelhante à proporção da massa estelar (essencialmente o número de estrelas) nestas duas estruturas também. Isso levou os astrônomos a considerar que a produção de pósitrons poderia estar relacionada a uma população estelar mais antiga, como anãs brancas. Além disso, ao analisar os processos que produzem pósitrons através de decaimento radioativo, eles determinaram que a decomposição de 44Ti em pósitrons é a fonte mais provável.

No entanto, este material não é produzido em quantidades suficientes na maioria das supernovas de colapso do núcleo, que ocorrem quando uma estrela maciça atinge o fim de sua vida útil. Embora as supernovas desencadeadas pela fusão de duas anãs brancas sejam muito mais raras, esses eventos devem produzir mais ⁴⁴Ti (titânio) por fusão, o que então decairá e produzirá o número de pósitrons necessários para criar a linha de emissão a partir de sua aniquilação subsequente.

A resolução atual dos instrumentos utilizados para estudar esta emissão não é suficientemente alta para encontrar fontes pontuais, como remanescentes de supernova individuais, na protuberância. Assim, medidas mais precisas e simulações por computador serão necessárias para determinar as taxas de produção de pósitrons a partir destes eventos. Os pesquisadores também afirmam que as fusões de anãs brancas provavelmente não são a única fonte de antimatéria em nossa galáxia, que ainda inclui contribuições de estrelas massivas e buracos negros, mesmo que a matéria escura seja finalmente descartada como fonte viável para esta emissão.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Astronomy