Descoberta a menor e mais densa anã branca já observada — e ela pode explodir!

Uma equipe de astrônomos encontrou uma anã branca diferente de todas as outras, bem perto do Sistema Solar. Ela tem uma temperatura oito vezes superior à do Sol, gira em altíssima velocidade e é muito, mas muito densa. Esse tipo de objeto costuma ter alta densidade, mas a ZTF J190132.9+145808.7 é definitivamente um recorde universal: ela é tão densa que beira o limite de massa permitido para uma anã branca, e isso significa que ela pode explodir.

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Esse pequeno objeto fica apenas a 134 anos-luz da Terra, o que é quase “ali do lado”. É verdade que a estrela mais próxima de nós está muito mais perto, a 4 anos-luz de distância, mas a maioria está muito mais distante. A Betelgeuse, por exemplo, fica a 642,5 anos-luz afastada de nós, enquanto a Eta Carinae está a 7.502 anos-luz daqui. Então, nossa anã branca recordista está perto o suficiente para ser bem apreciada, caso exploda, o que deve demorar alguns milhões de anos.

Além de densa, esse remanescente estelar arde a 46.000° C, o que é uma temperatura muito maior que a do nosso Sol. Mas o que realmente causou espanto é seu tamanho: um pouco menos que 4.300 km de largura, o que faz dela a menor anã branca já vista, ligeiramente maior que a nossa Lua. Entretanto, no universo, tamanho nunca é documento, e no caso da anã branca (ZTF J190132 para abreviar), esse pequeno corpo tem cerca de 1,35 massa solar. Isso mesmo, um objeto com um terço do tamanho da Terra, é mais massivo que o Sol.

Anãs brancas são os “restos mortais” de estrelas de baixa massa, como o nosso Sol, que usaram todo o combustível e não podem mais realizar fusão nuclear. Elas então se tornam gigantes vermelhas, objetos inchados e de baixa densidade, difusos. Sua “casca” expande até que nada mais reste no lugar, exceto o núcleo da estrela — uma bola de partículas extremamente espremidas, que chamamos de anã branca.

Esse “caroço” de estrela não realiza mais fusão nuclear, portanto não produz calor, embora ainda seja muito quente. As anãs brancas resfriarão gradualmente, mas antes disso, pode acontecer muita coisa — como uma explosão de supernova. Elas não podem explodir sem uma ajudinha externa porque suas estrelas progenitoras não eram massivas o suficiente, mas se ela ganhar massa, diminuirá de tamanho, e, por consequência, ganhará ainda mais densidade. Se ultrapassar um determinado limite de massa, a explosão pode ocorrer. E para adquirir alguma massa, a anã branca precisa estar perto de outro objeto que possa alimentá-la e, para a felicidade delas, metade está em um sistema binário.

Em outras palavras, metade das estrelas semelhantes ao Sol está presa em uma órbita em comum com outra estrela, uma companheira que poderá doar um pouco de massa. É assim que anãs brancas podem ficar massivas e densas o suficiente para explodirem em supernovas do Tipo Ia. A maior massa de uma anã branca, além da qual a pressão da chamada “matéria degenerada” não pode mais manter a estrutura, é em torno de 1,4 massa solar. Caso você não queira pensar na matemática envolvida, isso é apenas 0,05 a mais a massa da nossa vizinha ZTF J190132. É por isso que os astrônomos estão “encantados” por encontrarem esse objeto.

Há outros fatores fascinantes sobre esse cadáver estelar, como sua velocidade. Ela é uma anã branca variável que muda de brilho em uma escala de tempo de 6,94 minutos. Imagine a Lua completando uma volta em apenas sete minutos — é quase isso o que ocorre com a anã branca, com o adicional de que se trata de um objeto incrivelmente massivo, o que coloca as forças de maré em ação. As observações também apontam que ela tem um campo magnético cerca de um bilhão de vezes mais forte que o da Terra.

Isso não é exatamente uma surpresa para os astrônomos, já que os modelos teóricos permitem essas “excentricidades” cósmicas. Mas nunca havia sido encontrada uma anã branca tão extrema. Como sua existência é possível? Bem, modelos teóricos mostram que a fusão de duas anãs brancas pode gerar um magnetismo grande como este, e também pode resultar em uma anã branca altamente densa e quase no seu limite de massa.

A fusão também explica a rotação em alta velocidade, porque duas anãs brancas espiralando uma em direção à outra terão momento angular cada vez maior (como uma patinadora de gelo que gira mais rápido quando traz os braços junto ao corpo). Quando as duas colidem e se fundem, o momento angular de ambas é preservado e resulta em um único objeto que rodopia em velocidade alucinante.

Essa descoberta será muito útil e importante para os astrônomos, pois comprova muitas teorias e modelos sobre os limites de uma anã branca. Além disso, 95% de todas as estrelas um dia se tornarão anãs brancas, e metade delas estão em sistemas binários, como já mencionado, então deve haver muitos objetos como a J190132 universo afora. As probabilidades são de que se trate de um objeto comum, mas essa é a primeira oportunidade de estudar esse tipo de corpo nessas condições.

Por fim, a descoberta é interessante porque uma supernova pode explodir, ou a anã branca pode se tornar uma estrela de nêutrons. Quão raro ou comum isso deve ser? E qual o papel dessas explosões na evolução das galáxias e distribuição dos elementos pesados pelo universo? Já se conhece cerca de 400 mil anãs brancas em nossa galáxia, e coisas estranhas e surpreendentes aparecerão com frequência cada vez maior, à medida que instrumentos mais refinados — como os telescópios James Webb e Nancy Grace Roman — começarem suas observações.

Fonte: Caltech, Bad Astronomy