Os astrônomos descobriram a menor e mais massiva anã branca já vista. As cinzas fumegantes, que se formou quando duas anãs brancas menos massivas se fundiram, é pesado, "embalando uma massa maior do que a de nosso Sol em um corpo do tamanho de nossa Lua, "diz Ilaria Caiazzo, Sherman Fairchild Postdoctoral Scholar Research Associate in Theoretical Astrophysics at Caltech e principal autor do novo estudo publicado na edição de 1º de julho do jornal Natureza . "Pode parecer contra-intuitivo, mas as anãs brancas menores são mais massivas. Isso se deve ao fato de que as anãs brancas não têm a queima nuclear que mantém estrelas normais contra sua própria gravidade, e seu tamanho é regulado pela mecânica quântica. "

A descoberta foi feita pelo Zwicky Transient Facility, ou ZTF, que opera no Observatório Palomar da Caltech; dois telescópios Havaí - W. Observatório M. Keck em Maunakea, Ilha do Havaí e Pan-STARRS do Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí (Telescópio de Pesquisa Panorâmica e Sistema de Resposta Rápida) em Haleakala, Maui - ajudou a caracterizar a estrela morta, junto com o telescópio Hale de 200 polegadas em Palomar, o observatório espacial europeu de Gaia, e o Observatório Neil Gehrels Swift da NASA.

Anãs brancas são os restos em colapso de estrelas que já tiveram cerca de oito vezes a massa do nosso Sol ou mais leves. Nosso Sol, por exemplo, depois de inchar pela primeira vez em uma gigante vermelha em cerca de 5 bilhões de anos, no final das contas se desprenderá de suas camadas externas e se encolherá em uma anã branca compacta. Cerca de 97% de todas as estrelas se tornam anãs brancas.

Enquanto nosso Sol está sozinho no espaço sem um parceiro estelar, muitas estrelas orbitam em torno umas das outras em pares. As estrelas envelhecem juntas, e se ambos tiverem menos de oito massas solares, ambos irão evoluir para anãs brancas.

A nova descoberta é um exemplo do que pode acontecer após essa fase. O par de anãs brancas, que se enrolam em espiral, perder energia na forma de ondas gravitacionais e, finalmente, fundir. Se as estrelas mortas são massivas o suficiente, eles explodem no que é chamado de supernova do tipo Ia. Mas se eles estiverem abaixo de um certo limite de massa, eles se combinam em uma nova anã branca que é mais pesada do que qualquer uma das estrelas progenitoras. Este processo de fusão aumenta o campo magnético daquela estrela e acelera sua rotação em comparação com a dos progenitores.

Os astrônomos dizem que a pequena anã branca recém-descoberta, denominado ZTF J1901 + 1458, tomou a última rota de evolução; seus progenitores se fundiram e produziram uma anã branca com 1,35 vezes a massa do nosso sol. A anã branca tem um campo magnético extremo quase 1 bilhão de vezes mais forte que o do nosso Sol e gira em torno de seu eixo em um ritmo frenético de uma revolução a cada sete minutos (a anã branca mais rápida que se conhece, chamado EPIC 228939929, gira a cada 5,3 minutos).

"Pegamos este objeto muito interessante que não era grande o suficiente para explodir, "diz Caiazzo." Estamos realmente investigando o quão grande uma anã branca pode ser. "

O que mais, Caiazzo e seus colaboradores pensam que a anã branca fundida pode ser massiva o suficiente para evoluir para uma estrela morta rica em nêutrons, ou estrela de nêutrons, que normalmente se forma quando uma estrela muito mais massiva do que o nosso Sol explode em uma supernova.

"Isso é altamente especulativo, mas é possível que a anã branca seja massiva o suficiente para colapsar ainda mais em uma estrela de nêutrons, "diz Caiazzo." É tão maciço e denso que, em seu núcleo, elétrons estão sendo capturados por prótons nos núcleos para formar nêutrons. Como a pressão dos elétrons empurra contra a força da gravidade, mantendo a estrela intacta, o núcleo entra em colapso quando um número grande o suficiente de elétrons é removido. "

Se esta hipótese de formação de estrela de nêutrons estiver correta, pode significar que uma porção significativa de outras estrelas de nêutrons toma forma dessa maneira. A proximidade do objeto recém-descoberto (cerca de 130 anos-luz de distância) e sua tenra idade (cerca de 100 milhões de anos ou menos) indicam que objetos semelhantes podem ocorrer mais comumente em nossa galáxia.

Magnético e rápido

A anã branca foi avistada pela primeira vez pelo colega de Caiazzo, Kevin Burdge, um pós-doutorado na Caltech, depois de pesquisar imagens do céu capturadas pela ZTF. Esta anã branca em particular, quando analisado em combinação com dados de Gaia, destacou-se por ser muito maciço e ter uma rotação rápida.

"Ninguém foi sistematicamente capaz de explorar fenômenos astronômicos de curta escala neste tipo de escala até agora. Os resultados desses esforços são impressionantes, "diz Burdge, quem, em 2019, liderou a equipe que descobriu duas anãs brancas girando em torno uma da outra a cada sete minutos.

A equipe então analisou o espectro da estrela usando o espectrômetro de imagem de baixa resolução do Keck Observatory (LRIS), e foi então que Caiazzo foi atingido pelas assinaturas de um campo magnético muito poderoso e percebeu que ela e sua equipe haviam encontrado algo "muito especial, "como ela diz. A força do campo magnético junto com a velocidade de rotação de sete minutos do objeto indicava que era o resultado da fusão de duas anãs brancas menores em uma.

Dados do Swift, que observa a luz ultravioleta, ajudou a definir o tamanho e a massa da anã branca. Com um diâmetro de 2, 670 milhas, ZTF J1901 + 1458 garante o título para a menor anã branca conhecida, ultrapassando recordistas anteriores, RE J0317-853 e WD 1832 + 089, em que cada um tem diâmetros de cerca de 3, 100 milhas.

No futuro, Caiazzo espera usar ZTF para encontrar mais anãs brancas como esta, e, em geral, estudar a população como um todo. "Há tantas questões para resolver, como qual é a taxa de fusões de anãs brancas na galáxia, e é o suficiente para explicar o número de supernovas do tipo Ia? Como um campo magnético é gerado nesses eventos poderosos, e por que existe tanta diversidade na intensidade do campo magnético entre as anãs brancas? Encontrar uma grande população de anãs brancas nascidas de fusões nos ajudará a responder a todas essas perguntas e muito mais. "