A cerca de 200 anos-luz da Terra, o núcleo de uma estrela morta está, como que numa dança cósmica macabra, girando ao redor de uma estrela maior.
© MIT (anã branca puxando material de uma estrela maior)
A ilustração mostra uma estrela anã branca menor (à esquerda) puxando material de uma estrela maior para um rodopiante disco de acreção.
A estrela morta é um tipo de anã branca que exerce um poderoso campo magnético à medida que puxa o material da estrela maior para um rodopiante disco de acreção. O par em espiral é o que se chama um "polar intermediário", um tipo de sistema estelar que emite um padrão complexo de radiação intensa, incluindo raios X, à medida que o gás da estrela maior cai sobre a outra.
Agora, astrônomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) utilizaram um telescópio de raios X no espaço para identificar as principais características da região mais interior do sistema, um ambiente extremamente energético que tem, até agora, permanecido inacessível à maioria dos telescópios.
Foi utilizado o IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA para observar o sistema polar intermediário conhecido como EX Hydrae.
A equipe encontrou um grau surpreendentemente elevado de polarização de raios X, que descreve a direção do campo elétrico de uma onda de raios X, bem como uma inesperada direção de polarização nos raios X provenientes de EX Hydrae.
A partir destas medições, os pesquisadores seguiram os raios X até à sua fonte na região mais interior do sistema, perto da superfície da anã branca.
Além disso, determinaram que os raios X do sistema eram emitidos por uma coluna de material branco e quente que a anã branca estava atraindo da sua estrela companheira. Estimam que esta coluna tem mais de 3.200 quilômetros de altura, cerca de metade do raio da própria anã branca e muito mais alta do que os físicos tinham previsto para um sistema deste gênero. Determinaram também que os raios X são refletidos da superfície da anã branca antes de se dispersarem no espaço, um efeito que os físicos suspeitavam, mas que não tinham confirmado até agora.
Os resultados demonstram que a polarimetria de raios X pode ser uma forma eficaz de estudar ambientes estelares extremos, como as regiões mais energéticas de uma anã branca em acreção. Todas as formas de luz, incluindo os raios X, são influenciadas por campos elétricos e magnéticos. A luz viaja em ondas que oscilam, em ângulos retos em relação à direção em que a luz viaja. Os campos elétricos e magnéticos externos podem puxar estas oscilações em direções aleatórias. Mas quando a luz interage e faz ricochete numa superfície, pode tornar-se polarizada, o que significa que as suas vibrações se concentram numa direção. A luz polarizada pode, portanto, ser uma forma de localizar a fonte da luz e discernir alguns pormenores sobre a geometria da fonte.
O observatório espacial IXPE é a primeira missão da NASA concebida para estudar os raios X polarizados que são emitidos por objetos astrofísicos extremos. A nave espacial, que foi lançada em 2021, orbita a Terra e regista estes raios X polarizados. Desde o lançamento, tem-se concentrado principalmente em supernovas, buracos negros e estrelas de nêutrons.
O novo estudo do MIT é o primeiro a utilizar o IXPE para medir os raios X polarizados de um polar intermediário, um sistema menor em comparação com os buracos negros e as supernovas, que, no entanto, é conhecido por ser um forte emissor de raios X.
Um sistema polar intermediário recebe o seu nome da força do campo magnético da anã branca central. Quando este campo é forte, o material da estrela companheira é diretamente puxado para os polos magnéticos da anã branca. Quando o campo é muito fraco, o material estelar gira em torno da anã num disco de acreção que eventualmente deposita matéria diretamente na superfície da anã.
No caso de um polar intermediário, os físicos preveem que o material caia numa espécie de complexo padrão intermediário, formando um disco de acreção que também é puxado para os polos da anã branca. O campo magnético deve levantar o disco de material vindouro para cima, como uma fonte altamente energética, antes de os detritos estelares caírem em direção aos polos magnéticos da anã branca a velocidades de milhões de quilômetros por hora.
Suspeita-se que este material em queda deve chocar com material previamente levantado que ainda está caindo em direção aos polos, criando uma espécie de engarrafamento de gás. Este amontoado de matéria forma uma coluna de gás em colisão com uma temperatura de milhões de graus Celsius e deverá emitir raios X altamente energéticos.
Ao medir os raios X polarizados emitidos por EX Hydrae, a equipe pretendia testar a imagem dos polares intermediários.
Em janeiro de 2025, o IXPE obteve um total de cerca de 600.000 segundos, ou cerca de sete dias, de medições de raios X do sistema. As medições revelaram um grau de polarização de 8%, muito superior ao que os cientistas tinham previsto de acordo com alguns modelos teóricos. A partir daí, os pesquisadores puderam confirmar que os raios X estavam de fato vindo da coluna do sistema, e que esta coluna tem cerca de 3.200 quilômetros de altura.
A equipe também mediu a direção da polarização dos raios X de EX Hydrae, que determinaram ser perpendicular à coluna de gás oriundo da anã branca. Isto foi um sinal de que os raios X emitidos pela coluna estavam fazendo ricochete na superfície da anã branca antes de viajarem para o espaço e, eventualmente, para os telescópios do IXPE.
A equipe planeja aplicar a polarização de raios X no estudo de outros sistemas de anãs brancas em acreção, o que poderá ajudar os cientistas a compreender fenômenos cósmicos muito mais vastos.
Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.
Fonte: Massachusetts Institute of Technology
