Anãs brancas e a poluição metálica

As estrelas mortas, conhecidas como anãs brancas, têm uma massa parecida à do Sol, mas têm um tamanho semelhante ao da Terra.

© S. Burrows (órbitas de planetesimais ao redor de anã branca)

A ilustração mostra as órbitas de planetesimais em torno de uma anã branca. Inicialmente, cada planetesimal tem uma órbita circular e prógrada. No início forma um disco excêntrico de detritos com órbitas prógradas (azul) e retrógradas (laranja).

As anãs brancas são comuns na Via Láctea, uma vez que 97% das estrelas estão destinadas a tornar-se anãs brancas. Quando as estrelas chegam ao fim das suas vidas, os seus núcleos colapsam na densa bola de uma anã branca, fazendo com que a nossa Galáxia pareça um cemitério etéreo. 

Apesar da sua prevalência, a composição química destes remanescentes estelares tem permanecido um enigma para durante anos. A presença de elementos metálicos pesados, tais como: silício, magnésio e cálcio, na superfície de muitos destes objetos compactos é uma descoberta intrigante que desafia as nossas expectativas do comportamento estelar.

Sabemos que se estes metais pesados estiverem presentes na superfície da anã branca, esta é suficientemente densa para que estes metais pesados se colapsem rapidamente em direção ao núcleo. Embora as anãs brancas possam consumir vários objetos próximos, como cometas ou asteroides, as complexidades deste processo ainda não foram totalmente exploradas. No entanto, este comportamento pode ser a chave para desvendar o mistério da composição metálica de uma anã branca, levando potencialmente a revelações interessantes sobre a dinâmica das anãs brancas. 

Usando simulações em computador, os pesquisadores simularam a anã branca recebendo um "pontapé natal" durante a sua formação (o que já foi observado), causado por uma perda de massa assimétrica, alterando o seu movimento e a dinâmica de qualquer material circundante. Em 80% dos testes foram observados que a partir deste pontapé, as órbitas dos cometas e asteroides num raio de 30 a 240 UA da anã branca (correspondente à distância Sol-Netuno e mais além) se tornaram alongadas e alinhadas. Além disso, cerca de 40% dos planetesimais capturados subsequentemente provêm de órbitas retrógradas. 

Os pesquisadores também alargaram as suas simulações para examinar a dinâmica da anã branca após 100 milhões de anos. Descobriram que os planetesimais próximos da anã branca continuavam a ter órbitas alongadas e a mover-se como uma unidade coerente, um resultado nunca antes visto. 

Estes resultados explicam porque é que os metais pesados se encontram na superfície de uma anã branca, pois essa anã branca consome continuamente objetos menores no seu caminho. Uma vez que o grupo de de pesquisa se concentra na dinâmica gravitacional, olhar para a gravidade que rodeia as anãs brancas pareceu ser um foco natural de análise. Outros estudos sugeriram que os asteroides e os cometas, os corpos pequenos, podem não ser a única fonte de poluição metálica na superfície das anãs brancas. Por isso, as anãs brancas podem capturar algo maior, como um planeta. 

Estas novas descobertas revelam mais sobre a formação das anãs brancas, o que é importante para compreender como os sistemas solares mudam ao longo de milhões de anos. Ajudam também a esclarecer as origens e a evolução futura do nosso Sistema Solar, revelando mais sobre a química envolvida. A grande maioria dos planetas no Universo acabará por orbitar uma anã branca. É possível que 50% destes sistemas sejam englobados pela sua estrela, incluindo o nosso próprio Sistema Solar. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: University of Colorado