p Pesquisar no universo por estranhos sistemas estelares pode levar a algumas descobertas bem interessantes. E às vezes, pode revelar fenômenos que contradizem tudo o que pensamos saber sobre a formação e evolução das estrelas. Essas descobertas não são apenas fascinantes e emocionantes, eles nos permitem a chance de expandir e refinar nossos modelos de como o universo veio a existir. p Por exemplo, um estudo recente conduzido por uma equipe internacional de cientistas mostrou como a recente descoberta do sistema binário - um pulsar de milissegundo e uma anã branca de baixa massa (LMWD) - desafiou as idéias convencionais da evolução estelar. Considerando que se acreditava que tais sistemas tinham órbitas circulares no passado, a anã branca neste binário particular orbita o pulsar com extrema excentricidade!

p Para decompô-lo, a sabedoria convencional afirma que os LMWDs são o produto da evolução binária. A razão para isso é porque, em circunstâncias normais, tal estrela - com massa baixa, mas densidade incrível - só se formaria depois de exaurir todo o seu combustível nuclear e perder suas camadas externas como uma nebulosa planetária. Dada a massa desta estrela, isso levaria cerca de 100 bilhões de anos para acontecer por conta própria - ou seja, mais do que a idade do universo.

p Como tal, geralmente acredita-se que sejam o resultado do emparelhamento com outras estrelas - especificamente, pulsares de rádio de milissegundos (MSPs). Estas são uma população distinta de estrelas de nêutrons que têm períodos de rotação rápida e campos magnéticos que são várias ordens de magnitude mais fracos do que os pulsares "normais". Acredita-se que essas propriedades sejam o resultado da transferência de massa com uma estrela companheira.

p Basicamente, Os MSPs orbitados por uma estrela irão lentamente retirá-los de sua massa, sugando suas camadas externas e transformando-as em uma anã branca. A adição dessa massa ao pulsar faz com que ele gire mais rápido e enterre seu campo magnético, e também reduz a estrela companheira a uma anã branca. Neste cenário, espera-se que a excentricidade da órbita do LMWD em torno do pulsar seja insignificante.

p Contudo, ao olhar para o sistema estelar binário PSR J2234 + 0511, a equipe internacional percebeu algo totalmente diferente. Aqui, eles encontraram uma anã branca de baixa massa emparelhada com um pulsar de milissegundo que a anã branca orbitava com um período de 32 dias e uma excentricidade extrema (0,13). Uma vez que isso desafia os modelos atuais de estrelas anãs brancas, a equipe começou a procurar explicações.

p Como o Dr. John Antoniadis - pesquisador do Instituto Dunlap da Universidade de Toronto e principal autor do estudo - disse ao universo Today via e-mail:

p "Binários pulsar-LMWD de milissegundos são muito comuns. De acordo com o cenário de formação estabelecido, esses sistemas evoluem a partir de binários de raios-X de baixa massa, nos quais uma estrela de nêutrons acrescenta matéria de uma estrela gigante. Eventualmente, esta estrela evolui para uma anã branca e a estrela de nêutrons se torna um pulsar de milissegundo. Por causa das fortes forças de maré durante o episódio de transferência de massa, as órbitas desses sistemas são extremamente circulares, com excentricidades de aproximadamente 0,000001. "

p Para o bem de seu estudo, que apareceu recentemente no Astrophysical Journal - intitulado "Um pulsar excêntrico binário de milissegundos com um companheiro anão branco de hélio no campo galáctico" - a equipe confiou na fotometria óptica recém-obtida do sistema fornecida pelo Sloan Digital Sky Survey (SDSS), e espectroscopia do Very Large Telescope do Observatório Palomar no Chile.

p Além disso, eles consultaram estudos recentes que observaram outros sistemas estelares binários que mostram esse mesmo tipo de relação excêntrica. "Agora sabemos [de] 5 sistemas que se desviam desta imagem porque têm excentricidades de ~ 0,1, ou seja, várias ordens de magnitude maiores do que o esperado no cenário padrão, "disse Antoniadis." Curiosamente, todos eles parecem ter excentricidades e períodos orbitais semelhantes. "

p A partir disso, eles foram capazes de inferir a temperatura (8600 ± 190 K) e a velocidade (km / s) da anã branca companheira no sistema estelar binário. Combinado com as restrições colocadas nas massas dos dois corpos - 0,28 massas solares para a anã branca e 1,4 para o pulsar - bem como seus raios e gravidade superficial, eles então testaram três explicações possíveis de como esse sistema surgiu.

p Isso incluía a possibilidade de que estrelas de nêutrons (como o pulsar de um milésimo de segundo observado aqui) se formem por meio de um colapso induzido por acreção de uma anã branca maciça. De forma similar, eles consideraram se as estrelas de nêutrons passam por uma transformação à medida que acumulam material, o que resulta em eles se tornarem estrelas de quark. Durante este processo, a liberação de energia gravitacional seria responsável por induzir a excentricidade observada.

p Segundo, eles consideraram a possibilidade - consistente com os modelos atuais de evolução estelar - de que os LMWDs dentro de uma certa faixa de massa tenham fortes ventos estelares quando são muito jovens (devido à fusão instável do hidrogênio). A equipe, portanto, analisou se esses fortes ventos estelares poderiam ter sido o que interrompeu a órbita do pulsar no início da história do sistema.

p Último, eles consideraram a possibilidade de que parte do material liberado pela anã branca no passado (devido ao mesmo vento estelar) poderia ter formado um disco circumbinário de vida curta. Este disco atuaria então como um terceiro corpo, perturbando o sistema e aumentando a excentricidade da órbita da anã branca. No fim, eles consideraram que os dois primeiros cenários eram improváveis, uma vez que a massa inferida para o progenitor do pulsar não era consistente com nenhum dos modelos.

p Contudo, o terceiro cenário, em que a interação com um disco circumbinário foi responsável pela excentricidade, era consistente com seus parâmetros inferidos. O que mais, o terceiro cenário prevê como (dentro de uma certa faixa de massa) que não deve haver binários circulares com períodos orbitais semelhantes - o que é consistente com todos os exemplos conhecidos de tais sistemas. Como o Dr. Antoniadis explicou:

p "Essas observações mostram que a estrela companheira neste sistema é de fato uma anã branca de baixa massa. Além disso, a massa do pulsar parece ser muito baixa para # 2 e um pouco alta para # 1. Também estudamos a órbita do binário na Via Láctea, e é muito semelhante ao que encontramos para binários de raios-X de baixa massa. Essas evidências juntas favorecem a hipótese do disco. "

p Claro, O Dr. Antoniadis e seus colegas admitem que mais informações são necessárias antes que sua hipótese possa ser considerada correta. Contudo, caso seus resultados sejam confirmados por pesquisas futuras, então, eles antecipam que será uma ferramenta valiosa para futuros astrônomos e astrofísicos que procuram estudar a interação entre os sistemas estelares binários e os discos circumbinários.

p Além disso, a descoberta desse sistema binário de alta excentricidade tornará mais fácil medir as massas das anãs brancas de baixa massa com extrema precisão nos próximos anos. Isso, por sua vez, deve ajudar os astrônomos a entender melhor as propriedades dessas estrelas e o que leva à sua formação.

p Como a história nos ensinou, compreender o universo requer um compromisso sério com o processo de descoberta contínua. E quanto mais descobrimos, o estranho que parece se tornar, forçando-nos a reconsiderar o que pensamos que sabemos sobre isso.