As observações feitas com um novo instrumento desenvolvido para uso no telescópio de 2,1 metros (84 polegadas) do Observatório Nacional Kitt Peak da National Science Foundation levaram à descoberta do binário anã branca que eclipsou mais rapidamente até o momento. Marcando com um período orbital de apenas 6,91 minutos, espera-se que as estrelas em órbita rápida sejam uma das fontes mais fortes de ondas gravitacionais detectáveis ​​com LISA, o futuro detector de ondas gravitacionais com base no espaço.

As densas "vidas posteriores" das estrelas

Depois de se expandir em uma gigante vermelha no final de sua vida, uma estrela como o Sol acabará por evoluir para uma anã branca densa, um objeto com uma massa semelhante à do Sol reduzido a um tamanho comparável ao da Terra. De forma similar, conforme as estrelas binárias evoluem, eles podem engolfar seu companheiro na fase de gigante vermelha e espiralar juntos, eventualmente deixando para trás um binário anão branco próximo. Espera-se que binários anãs brancas com órbitas muito estreitas sejam fontes fortes de radiação de ondas gravitacionais. Embora previsto para ser relativamente comum, tais sistemas têm se mostrado elusivos, com apenas alguns identificados até o momento.

Binário de anã branca recorde

Uma nova pesquisa do céu noturno, atualmente em andamento no Observatório Palomar e no Observatório Nacional Kitt Peak, está mudando essa situação.

Cada noite, Zwicky Transient Facility (ZTF) da Caltech, uma pesquisa que usa o telescópio de 48 polegadas do Observatório Palomar, examina o céu em busca de objetos que se movem, piscar, ou de outra forma variar em brilho. Candidatos promissores são acompanhados por um novo instrumento, o demonstrador de multiplicação de elétrons de 84 polegadas do Kitt Peak (KPED), no telescópio Kitt Peak de 2,1 metros para identificar binários eclipsantes de curto período. KPED é projetado para medir com velocidade e sensibilidade a mudança de brilho das fontes celestes.

Esta abordagem levou à descoberta de ZTF J1539 + 5027 (ou J1539 para abreviar), uma anã branca eclipsando a binária com o período mais curto conhecido até o momento, apenas 6,91 minutos. As estrelas orbitam tão juntas que todo o sistema poderia caber no diâmetro do planeta Saturno.

"Conforme a estrela mais fraca passa na frente da mais brilhante, bloqueia a maior parte da luz, resultando no padrão de intermitência de sete minutos que vemos nos dados ZTF, "explica o estudante de graduação da Caltech Kevin Burdge, autor principal do artigo relatando a descoberta, que aparece na edição de hoje da revista Natureza .

Uma forte fonte de ondas gravitacionais

Prevê-se que anãs brancas em órbita próxima espiralarão juntas mais perto e mais rápido, à medida que o sistema perde energia emitindo ondas gravitacionais. A órbita do J1539 é tão estreita que se prevê que seu período orbital se torne mensuravelmente menor depois de apenas alguns anos. A equipe de Burdge foi capaz de confirmar a previsão da relatividade geral de uma órbita em declínio, comparando seus novos resultados com dados de arquivo adquiridos nos últimos dez anos.

J1539 é uma joia rara. É uma das poucas fontes conhecidas de ondas gravitacionais - ondulações no espaço e no tempo - que serão detectadas pela futura missão espacial europeia LISA (Laser Interferometer Space Antenna), com lançamento previsto para 2034. LISA, em que a NASA desempenha um papel, será semelhante ao LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) baseado na National Science Foundation, que fez história em 2015 ao fazer a primeira detecção direta de ondas gravitacionais de um par de buracos negros em colisão. O LISA detectará ondas gravitacionais do espaço em frequências mais baixas. J1539 combina bem com LISA; a frequência da onda gravitacional de 4,8 MHz do J1539 está perto do pico da sensibilidade do LISA.

As descobertas continuam para o telescópio histórico

Telescópio de 2,1 metros de Kitt Peak, o segundo grande telescópio a ser construído no local, está em operação contínua desde 1964. Sua história inclui muitas descobertas importantes na astrofísica, como a floresta Lyman-alpha em espectros de quasares, a primeira lente gravitacional de uma galáxia, a primeira anã branca pulsante, e o primeiro estudo abrangente da frequência binária de estrelas como o sol. O resultado mais recente continua seu histórico venerável.

Lori Allen, O Diretor do Observatório Nacional Kitt Peak e Diretor Interino da NOAO diz:"Estamos entusiasmados em ver que nosso telescópio de 2,1 metros, agora com mais de 50 anos, continua sendo uma plataforma poderosa para descoberta. "

"Essas observações maravilhosas são mais uma prova de que a ciência de ponta pode ser feita em telescópios de tamanho modesto como o de 2,1 metros na era moderna, "acrescenta Chris Davis, Oficial do Programa NSF para NOAO.

Mais emoções à frente!

Por mais notável que seja, J1539 foi descoberto com apenas uma pequena parte dos dados esperados do ZTF. Foi encontrado na análise inicial da equipe ZTF de 10 milhões de fontes, enquanto o projeto acabará estudando mais de um bilhão de estrelas.

"Apenas alguns meses depois de ficar online, Astrônomos da ZTF detectaram anãs brancas orbitando umas às outras em um ritmo recorde, "diz o Diretor Assistente da NSF para Ciências Matemáticas e Físicas, Anne Kinney. "É uma descoberta que vai melhorar muito a nossa compreensão desses sistemas, e é uma amostra das surpresas que ainda estão por vir. "