Anãs brancas de massa bem específica são grandes fontes de carbono no universo

Por Daniele Cavalcante | 17 de Julho de 2020 às 10h54
Casey Reed/NASA

As estrelas são as responsáveis pela criação dos elementos da tabela periódica, ingredientes necessários para formar planetas, oceanos e os seres vivos da Terra. Mas nem todas as estrelas forjam os mesmos materiais. Por isso, cientistas têm buscado descobrir de onde veio o carbono, um dos elementos mais essenciais para a vida - e essa busca parece estar chegando ao fim.

Uma estrela comum, independentemente do tamanho, começa com aproximadamente 75% de hidrogênio, 25% de hélio e uma ínfima parcela é composta por outros elementos. Durante a maior parte da vida de uma estrela, ela realiza sua fusão nuclear para fundir esse hidrogênio em hélio, liberando assim a energia necessária para se alimentar por bilhões de anos.

O hidrogênio, primeiro elemento da tabela periódica, eventualmente se esgota. A estrela então precisa passar a fundir o hélio que se acumulou em carbono e oxigênio, para continuar se mantendo estável. Assim que o hélio se esgota, as estrelas pequenas como o Sol (que é uma anã amarela) deixam de viver. Mas as grandes estrelas passam a processar elementos ainda mais pesados. O final dessa sequência é a produção de ferro, resultado da fusão de silício.

Para estrelas como o nosso Sol, carbono e o oxigênio são os últimos elementos produzidos no núcleo. Nos últimos estágios da vida de uma estrela, ela expele quase toda a sua atmosfera no sistema circundante, criando uma nebulosa planetária (apesar do nome, elas não têm relação direta com a formação de planetas). Mas nesse processo, o núcleo de carbono e oxigênio é deixado para trás, formando o que os astrônomos chamam de anã branca.

Seria lógico concluir que quanto maior a estrela original, maior a anã branca resultante, e maior a quantidade de carbono. Só que não é bem assim, de acordo com um novo artigo publicado na Nature Astronomy.

Estrela do tipo anã branca no processo de solidificação, transformando-se em cristal (Imagem: University of Warwick/Mark Garlick)

Uma equipe de astrônomos estudou através do Observatório W. M. Keck anãs brancas em aglomerados abertos (objetos geralmente jovens e quase sempre encontrados dentro de braços espirais) espalhados pela Via Láctea. Anãs brancas são formadas depois que as estrelas com até 10 massas solares esgotam a fusão de hélio e passam por uma fase de gigante vermelha. Então, ejetam a maior parte de suas camadas superficiais, criando uma nebulosa planetária em volta do núcleo quente e, por fim, se transforma em uma jovem anã branca.

Neste estudo, os astrônomos reconstruíram os dados demográficos da população estelar original da Via Láctea. No geral, os resultados foram os esperados: estrelas-mãe menores eventualmente levaram a anãs brancas menores e estrelas-mãe maiores deixaram para trás anãs brancas maiores. Mas esse relacionamento tinha uma característica estranha: estrelas-mãe com massas entre 1,65 e 2,1 vezes a massa do Sol não seguiam perfeitamente essa tendência.

Esse comportamento inesperado aconteceu principalmente em estrelas entre 1,8 e 1,9 massa solar, o que coincide com um ponto de corte interessante na evolução estelar. Para estrelas menores que isso, quando ficam sem hidrogênio, o hélio em seus núcleos é capaz de se sustentar através do estranho efeito da mecânica quântica conhecida como pressão de degeneração, enquanto estrelas maiores não contam com esse fenômeno.

Isso significa que estrelas nessa faixa específica de massa estão produzindo anãs brancas maiores do que o esperado. E como as anãs brancas são feitas de muito carbono - lembre-se, o carbono é um dos elementos que resultam da fusão de hélio antes do colapso da estrela - podemos dizer que estrelas entre 1,8 e 1,9 massa solar estão produzindo mais carbono do que o esperado.

Parte desse carbono acaba por se espalhar pela galáxia nas fases finais da vida da estrela e a consequência disso é a formação de novos objetos ricos deste elemento. Assim, o estudo sugere que essas estrelas de faixa de massa bem específica podem ser responsáveis ​​pela maioria do carbono no universo - incluindo o carbono que possibilitou a vida na Terra.

Fonte: Universe Today

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