Imagine comer o máximo que puder, ficando cada vez mais pesado – tudo isso enquanto fica cada vez mais magro. Parece um sonho, principalmente depois do período festivo, certo? Bem, talvez não para tudo no cosmos. Infelizmente, a “dieta festiva” em que uma estrela morta está empenhada sinaliza a sua destruição relativamente iminente numa violenta explosão de supernova. É a definição de “sem dor, sem ganho”.
A rápida rotação desta anã branca, que está a retirar matéria estelar de uma estrela companheira, pode ser explicada pelo seu raio cada vez menor. Embora a anã branca não entre em erupção em uma supernova durante a nossa vida, ela explodirá relativamente em breve em termos cósmicos.
A anã branca, ou estrela morta, em questão é a companheira compacta da estrela HD 49798, que está localizada a cerca de 1.700 anos-luz de distância da Terra e tem uma massa cerca de 1,5 vezes a do Sol. Os astrónomos têm procurado este objeto misterioso desde 1997, quando se descobriu que emitia raios X. Em 2009, o telescópio de raios X em órbita da Agência Espacial Europeia, denominado XMM-Newton, descobriu que o objeto é de fato uma anã branca, designando-o RX J0648.0–4418.
RX J0648.0–4418 tem uma massa de cerca de 1,2 vezes a massa do Sol e é a anã branca de rotação mais rápida já vista, girando uma vez a cada 13 segundos ou mais. Isto é quase duas vezes mais rápido que a segunda anã branca de rotação mais rápida, LAMOST J0240+1952, que gira uma vez a cada 25 segundos. A rotação do RX J0648.0–4418 é tão rápida que não pode ser explicada apenas pela sua alimentação voraz.
Uma nova análise do pesquisador Sandro Mereghetti do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) confirmou que a chave para a velocidade desta estrela vampírica pode ser o fato de ela estar encolhendo.
“O aspecto mais intrigante é a taxa de rotação do objeto compacto em acreção. Isso é difícil de explicar, dada a baixa taxa de massa acumulada e momento angular”, disse Mereghetti ao Space.com.
No entanto, não é apenas a velocidade do RX J0648.0–4418 que torna este sistema extraordinário. Este sistema também é o único binário emissor de luz de raios X que apresenta uma anã branca retirando material estelar de uma estrela subanã quente, altamente evoluída, que queima hélio.
“Este sistema é bastante diferente de todos os outros binários de raios X que conhecemos: nenhum deles tem uma subanã quente que liberta massa para uma anã branca,” disse Mereghetti. “Este é provavelmente um estágio de curta duração na evolução dos binários, e isso poderia explicar a raridade de sistemas similares”.
Vampiros cósmicos e patinadores no gelo
As anãs brancas nascem quando estrelas com massas até cerca de oito vezes a massa do Sol ficam sem o suprimento de combustível necessário para a fusão nuclear em seus núcleos. Isso encerra o fluxo de energia que sustenta a estrela contra sua própria gravidade. O núcleo da estrela entra em colapso à medida que as camadas externas incham e eventualmente se perdem, levando consigo a grande maioria da massa da estrela.
Embora isto resulte numa morte solitária para algumas estrelas como o Sol, que passará por este processo dentro de cerca de 5 mil milhões de anos, as anãs brancas com companheiras estelares podem voltar à vida alimentando-se das suas estrelas parceiras. Essa alimentação pode aumentar a velocidade de rotação, ou “spin up”, da alimentação das anãs brancas.
“As anãs brancas em binárias agregam matéria da estrela companheira. Este fluxo de matéria forma um disco de acreção em torno da anã branca”, disse Mereghetti. “A borda interna do disco gira mais rápido do que a anã branca, o que significa que a matéria que se deposita na superfície da anã branca produz um torque que gira a estrela.”
Isso significa que não importa apenas que a anã branca acrete, mas o momento angular associado também é importante quando se considera as taxas de rotação da anã branca. Ainda assim, isso não é suficiente para explicar como rápido esta anã branca em particular gira.
“Existe uma relação bem conhecida entre a taxa de acréscimo de massa e o momento angular”, acrescentou Mereghetti. “Isso significa que, para uma determinada taxa de acreção, podemos estimar a rapidez com que uma anã branca giraria. A taxa de acreção em HD49798 foi estimada muito bem a partir da sua luminosidade de raios X, que também depende da taxa de acreção, e verifica-se que que é insuficiente para produzir o spin-up medido.”
A velocidade de rotação desta estrela morta pode ser explicada se o momento de inércia da anã branca diminuir com o tempo à medida que a anã branca se contrai. Uma coisa muito semelhante acontece aqui na Terra (embora em uma escala muito menor) quando um patinador giratório traz os braços para girar mais rápido.
“As anãs brancas encolhem lentamente durante os primeiros milhões de anos de vida”, disse Mereghetti. “Isto provoca uma mudança no momento de inércia que pode explicar o spin-up medido desta anã branca.”
Embora outros sistemas binários de anãs brancas que observámos tenham milhares de milhões de anos, este tem apenas alguns milhões de anos. Talvez seja por isso que os cientistas conseguiram observar esta anã branca enquanto ela se contraía.
E, falando da vida das anãs brancas, esta pode ter uma vida realmente curta.
Quando esta anã branca explodirá?
RX J0648.0–4418 não é apenas a anã branca de rotação mais rápida já detectada; é também um dos mais massivos já encontrados pela humanidade.
E isso está relacionado à sua vida útil esperada.
A maioria das anãs brancas que descobrimos tem cerca de 0,6 vezes a massa do Sol – mas esta tem o dobro dessa massa. Isto é significativo, pois significa que esta anã branca está muito próxima do chamado limite de Chandrasekhar de 1,4 massas solares.
No limite de Chandrasekhar, um corpo estelar tem massa suficiente para se tornar uma supernova.
“Há uma massa limite que uma anã branca pode sustentar. É cerca de 1,4 massa solar. A anã branca neste sistema já está bastante próxima deste limite e está a acumular massa,” disse Mereghetti. “Cálculos teóricos fornecem estimativas ligeiramente diferentes de quando este sistema se tornará uma supernova, mas todos são inferiores a 100 mil anos.”
Se isso parece um tempo excepcionalmente longo, bem, é em termos de nossa própria expectativa de vida – mas considere que nosso sol de meia-idade está em torno de 4,6 anos. bilhão anos.
“100 mil anos é um tempo muito curto em termos astronômicos”, confirmou Mereghetti.
A destruição desta anã branca por supernova será acelerada pelo facto de que, à medida que este sistema envelhece, a velocidade com que rouba matéria vampiricamente da sua companheira aumentará devido à evolução da sua estrela vítima, ou doadora.
“O doador está agora num estágio evolutivo de queima de hélio, no qual emite um vento tênue, do qual a anã branca agrega matéria”, disse Mereghetti. “Mas esta estrela que queima hélio expandir-se-á no final desta fase e as suas camadas exteriores sentirão então uma atração gravitacional muito mais forte da anã branca.”
Antes de explodir, há muito o que aprender sobre o binário HD 49798/RX J0648.0-4418. Mereghetti, que fez parte da equipa que descobriu a verdadeira natureza deste sistema há 16 anos, continuará a desvendar os seus mistérios.
“Muitos aspectos da emissão de raios X deste binário não são muito bem compreendidos, em parte devido à singularidade deste sistema”, disse Mereghetti. “As observações de raios X com futuros instrumentos mais sensíveis ajudarão.”
A pesquisa de Mereghetti está publicada em um artigo pré-revisado por pares no site do repositório arXiv.
