Quase metade das estrelas na nossa Galáxia são solitárias como o Sol. A outra metade vive aos pares, ou em sistemas múltiplos, com órbitas tão íntimas que alguns destes sistemas podiam caber entre a Terra e a Lua.
© CfA / M. Weiss (ilustração de uma estrela orbitando uma anã branca)
Astrônomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) e de outros centros de pesquisa descobriram agora um binário estelar com uma órbita extremamente curta, parecendo orbitar-se uma à outra cada 51 minutos.
O sistema parece pertencer a uma classe binária rara conhecida como "variável cataclísmica", na qual uma estrela semelhante ao nosso Sol orbita intimamente uma anã branca. Uma variável cataclísmica ocorre quando as duas estrelas se aproximam, ao longo de bilhões de anos, fazendo com que a anã branca comece a acretar material da sua estrela parceira. Este processo pode emitir enormes flashes variáveis de luz que, há séculos atrás, os astrônomos assumiram ser o resultado de algum cataclismo desconhecido.
O sistema recentemente descoberto, identificado como ZTF J1813+4251, é uma variável cataclísmica com a órbita mais curta detectada até o momento. Ao contrário de outros sistemas semelhantes observados no passado, os astrônomos captaram esta variável cataclísmica à medida que as estrelas se eclipsavam uma à outra várias vezes, permitindo à equipe medir com precisão as propriedades de cada estrela. Com estas medições, os pesquisadores correram simulações do que o sistema está provavelmente fazendo hoje e de como deverá evoluir ao longo das próximas centenas de milhões de anos. Concluem que as estrelas estão atualmente em transição e que a estrela semelhante ao Sol está orbitando e "doando" grande parte da sua atmosfera de hidrogênio à voraz anã branca.
A estrela semelhante ao Sol acabará por ser despojada até um núcleo majoritariamente denso e rico em hélio. Setenta milhões de anos depois, as estrelas migrarão ainda para mais perto uma da outra, com uma órbita ultracurta de apenas 18 minutos, antes de começarem a expandir e a afastar-se.
Há décadas atrás, os pesquisadores do MIT e de outros locais previram que tais variáveis cataclísmicas deveriam transitar para órbitas ultracurtas. Esta é a primeira vez que um sistema de transição deste tipo é observado diretamente.
Os astrônomos descobriram o novo sistema dentro de um vasto catálogo de estrelas observadas pelo ZTF (Zwicky Transient Facility), um levantamento que usa uma câmara ligada a um telescópio no Observatório Palomar, no estado norte-americano da Califórnia, para tirar fotografias de alta resolução de largas áreas do céu. O levantamento já obteve mais de 1.000 imagens de cada uma das mais de um bilhão de estrelas no céu, registando a luminosidade variável de cada estrela ao longo de dias, meses e anos. O catálogo foi vasculhado em busca de sinais de sistemas com órbitas ultracurtas, cuja dinâmica pode ser tão extrema que devem emitir dramáticas explosões de luz e emitir ondas gravitacionais.
Para este novo estudo, foi procurado nos dados ZTF, estrelas que pareciam piscar repetidamente, com um período de menos de uma hora, caracterizando uma frequência que normalmente sinaliza um sistema de pelo menos dois objetos em órbita íntima, com um atravessando o outro e bloqueando brevemente a sua luz. Foi utilizado um algoritmo para examinar mais de um bilhão de estrelas, cada uma das quais foi registada em mais de 1.000 imagens. O algoritmo filtrou cerca de um milhão de estrelas que pareciam piscar mais ou menos a cada hora. A pesquisa conduziu a ZTF J1813+4251, um sistema que reside a cerca de 3.000 anos-luz da Terra, na direção da constelação de Hércules.
O sistema foi analisado com o Observatório W. M. Keck no Havaí e o GTC (Gran Telescopio Canarias) na Espanha. Foi medido com precisão a massa e o raio de cada objeto, bem como o seu período orbital. Foi descoberto que o primeiro objeto era provavelmente uma anã branca, com 1/100 do tamanho do Sol e cerca de metade da sua massa. O segundo objeto era uma estrela semelhante ao Sol perto do fim da sua vida, com um-décimo do tamanho e massa do Sol (cerca do tamanho de Júpiter). As estrelas também pareciam orbitar-se uma à outra a cada 51 minutos.
No entanto, algo não está correto. Esta estrela parecia o Sol, mas o Sol não pode caber numa órbita inferior a oito horas. Há quase 30 anos atrás, pesquisadores haviam previsto que os sistemas com órbitas ultracurtas deveriam existir como variáveis cataclísmicas. À medida que a anã branca orbita a estrela parecida com o Sol e absorve o seu hidrogênio leve, a estrela parecida com o Sol deverá constituir um núcleo de hélio, que manterá a estrela morta numa órbita íntima e ultracurta.
Então, ZTF J1813+4251 era provavelmente uma variável cataclísmica no ato de transição de um corpo rico em hidrogênio para um corpo rico em hélio. A descoberta confirma as previsões feitas por astrônomos no passado.
Um artigo foi publicado na revista Nature.
Fonte: Massachusetts Institute of Technology
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