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Estrela mata congênere e forma sistema binário de anãs, confirmam astrônomos

Grupo de cientistas em universidades e institutos de pesquisa do Brasil observam gigante vermelha rebaixada à condição de anã branca por causa de sua companheira

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo

Um grupo de astrônomos brasileiros observou uma dupla de objetos celestes bastante rara na Via Láctea, composto por uma anã branca de baixíssima massa e uma anã marrom.

O que torna esse sistema binário extremamente singular é sua origem: a anã branca, que corresponde ao estágio final de uma estrela de massa intermediária (com aproximadamente 0,5 a 8 vezes a massa do Sol), teve sua trajetória interrompida precocemente pela anã marrom, que a matou prematuramente por "desnutrição" ou perda de matéria.

A conclusão foi fruto de uma série de observações feitas no Observatório do Pico dos Dias em Brazópolis (estado de Minas Gerais, Brasil) e no banco de dados públicos do telescópio William Herschel, localizado nas Ilhas Canárias (Portugal). Os estudos foram realizados entre 2005 e 2013 no âmbito de projeto apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP.

Os achados foram descritos em artigo publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "Esse tipo de sistema binário, de baixa massa, é relativamente raro. Até então, só eram conhecidos poucas dezenas deles", disse Leonardo Andrade de Almeida, primeiro autor do artigo. Almeida é pós-doutorando no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP), no Brasil.

A anã branca tem entre dois e três décimos da massa do Sol e temperatura superficial de 28,5 mil Kelvin (K). A anã marrom possui massa de, aproximadamente, 36 a 46 massas de Júpiter, o maior planeta do Sistema Solar. Ambas estão situadas na constelação de Perseu. Segundo Almeida, elas formam o sistema binário menos massivo identificado até hoje.

Atmosfera ejetada: de gigante vermelha a anã branca

Antes de ser rebaixada a essa condição, a anã branca era uma estrela normal. Por ser mais massiva do que sua companheira, ela evoluiu mais rapidamente, gerando um núcleo de hélio ao queimar hidrogênio durante sua existência.

Ao queimar hidrogênio de forma acelerada na camada que envolve o núcleo de hélio, a estrela caminhava rumo à categoria de gigantes vermelhas - a trajetória natural de estrelas do tipo solar - e pode ter atingido um raio maior que a distância da Terra ao Sol (cerca de 150 milhões de quilômetros).

Com essa pujança, ela começou a interagir não só gravitacionalmente, mas também transferir massa para sua companheira. "Essa transferência de massa da estrela mais massiva - o objeto primário - para sua companheira, que é o objeto secundário, ocorreu de forma desenfreada e instável e em um curto espaço de tempo", explicou Almeida.

O objeto secundário foi atraído e "engolido" pela atmosfera do primário - chamada de envelope -, onde começou a orbitar. Durante esse processo de atração, o objeto secundário perdeu o momento angular orbital (grandeza física associada ao movimento de translação de um corpo) devido ao choque e ao atrito com o envelope do objeto primário, que foi transformado em energia cinética para o envelope.

Quando a energia transferida pelo objeto secundário chegou a um ponto em que superou a força gravitacional que mantinha o envelope preso ao núcleo do objeto primário, ocorreu uma grande ejeção de matéria do sistema, deixando o objeto primário despido, com apenas seu núcleo de hélio exposto.

Como a matéria ejetada corresponde a uma grande parcela da massa do objeto primário, ela teve sua morte prematura decretada uma vez que, nessa condição, não conseguiu queimar mais hélio de seu núcleo e gerar luz própria. Por isso, passou a ser considerada uma anã branca, explicou Almeida.

"O objeto secundário, que hoje é uma anã marrom, também deve ter ganhado um pouco de matéria quando dividiu o envelope com o objeto primário, mas que não foi suficiente para chegar a ser uma nova estrela", estimou o pesquisador.

Objetos celestes mortos

Segundo Almeida, a descoberta desse sistema binário, composto por um objeto com seu núcleo exposto orbitando em torno de outro objeto frio em um curto período de tempo, de aproximadamente três horas, poderá contribuir para entender melhor como objetos quentes e compactos como as anãs brancas de baixa massa, descobertas há pouco tempo, são gerados.

Essa classe de objetos mortos só pode ser formada dentro de sistemas binários, considerando a idade do Universo. "Os sistemas binários fornecem uma maneira direta de medir o principal parâmetro das estrelas, que é a sua massa", disse Almeida.

Cerca de 50% das estrelas de baixa massa na Via Láctea são sistemas binários. Entre as estrelas de alta massa, esse índice chega a quase 100%, e 75% deles vão interagir de alguma forma, como troca de matéria, acréscimo da velocidade de rotação das componentes e fusão, estimou.

"Por isso, sistemas binários são cruciais para entendermos o ciclo de vida das estrelas", disse Almeida.

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