Novo método pode explicar por que anãs brancas encolhem quando ganham massa

Por Daniele Cavalcante | 21 de Agosto de 2020 às 21h00
Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger

Cientistas estão há muito tempo tentando compreender um dos mistérios sobre as anãs brancas. É que, quanto mais esses remanescentes estelares ganham massa, menores eles ficam, e ainda não se sabe muito sobre o motivo disso. Desde a década de 1930, hipóteses tentam explicar a relação entre a massa e o raio de uma anã branca, mas nenhuma delas foi comprovada pois o fenômeno nunca pode ser de fato observado.

Em um novo trabalho, uma equipe usou um novo método que incorporou dados de milhares de anãs brancas para observar esse estranho fenômeno, e de quebra fornecer mais evidências que comprovam a teoria da relatividade geral de Albert Einstein.

Estranha relação

Ilustração de uma anã branca (Imagem: Reprodução/NASA)

Quando estrelas ficam sem combustível, elas perdem suas camadas externas e são reduzidas ao seu núcleo, que muitas vezes é mais ou menos do tamanho da Terra. Isso é conhecido como estrela anã branca e, até onde se sabe, é o estado evolutivo final de um objeto estelar. Até aí, tudo faz sentido. Só que esses remanescentes de estrelas mortas ganham massa, encolhem de tamanho.

Com isso, as anãs brancas acabam ficando com uma massa semelhante à do Sol, mas compactadas em um corpo do tamanho da Terra. À medida que ganham mais massa, tornam-se tão pequenas e compactas que eventualmente colapsam em estrelas de nêutrons, corpos estelares altamente densos com um raio que geralmente não passam de 30 quilômetros!

Uma das possíveis explicações para essa estranha relação massa-raio tem a ver com o estado dos elétrons dentro da estrela - conforme uma anã branca é comprimida, o número de seus elétrons aumenta. Esse mecanismo seria uma combinação da mecânica quântica e da teoria da relatividade geral de Einstein, que trata dos efeitos gravitacionais. Só que isso é contra-intuitivo para os cientistas, conforme explica a professora Nadia Zakamska, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade Johns Hopkins, que supervisionou o novo estudo. Para os pesquisadores, quando um objeto ganha massa, ele deve ficar maior. Essa é a lógica convencional.

Velha hipótese, novos métodos

Ilustração de um cometa em direção a uma anã branca (Imagem: Reprodução/NASA)

Em seu novo estudo, Zakamska e sua equipe desenvolveram um método para observar essa relação aparentemente ilógica massa-raio das anãs brancas. Usando dados coletados pelo Sloan Digital Sky Survey e pelo observatório espacial de Gaia, os pesquisadores observaram 3.000 estrelas anãs brancas.

Eles mediram o desvio para o vermelho (do inglês), que é o efeito da gravidade na luz nas estrelas. Conforme a luz se afasta de um objeto, o comprimento de onda da luz proveniente do objeto aumenta, fazendo com que ele pareça mais vermelho. Com isso, eles puderam calcular a velocidade radial das anãs brancas que de raios semelhantes. A velocidade radial determina se uma estrela está se movendo em direção ao Sol ou se afastando dele. Isso também permite determinar a mudança na massa das estrelas.

Embora essa teoria que mistura física quântica e teoria da relatividade seja antiga, essa é a primeira vez que cientistas conseguem usar um grande conjunto de dados para fazer uma observação com “precisão sem precedentes”, de acordo com Zakamska. “Esses métodos de medição, que em alguns casos foram desenvolvidos anos atrás, de repente funcionam muito melhor e essas velhas teorias podem finalmente ser investigadas”, explicou a professora.

Talvez ainda seja cedo para dizer com propriedade que a hipótese está mesmo correta, mas o estudo mostrou sucesso em testar uma ideia antiga através de pesquisa observacional com métodos modernos. Além disso, o novo método pode ser usado para estudar mais estrelas no futuro e ajudar os astrônomos a analisar a composição química das anãs brancas. O estudo foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal.

Fonte: Space.com 

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