Planetesimal orbita em torno de uma anã branca. Inicialmente, todo planetesimal tem uma órbita circular e prógrada. O chute forma um disco de detritos excêntrico com órbitas prógradas (azul) e retrógradas (laranja). Crédito:Steven Burrows/Madigan Group/JILA Estrelas mortas, conhecidas como anãs brancas, têm massa semelhante à do Sol e são semelhantes em tamanho à Terra. Elas são comuns em nossa galáxia, já que 97% das estrelas acabarão por se tornar anãs brancas. À medida que as estrelas chegam ao fim das suas vidas, os seus núcleos colapsam na densa bola de uma anã branca, fazendo com que a nossa galáxia pareça um cemitério etéreo.
Apesar da sua prevalência, a composição química destes remanescentes estelares tem sido um enigma para os astrónomos há anos. A presença de elementos metálicos pesados – como silício, magnésio e cálcio – na superfície de muitos destes objetos compactos é uma descoberta desconcertante que desafia as nossas expectativas de comportamento estelar.
“Sabemos que se estes metais pesados estiverem presentes na superfície da anã branca, a anã branca é suficientemente densa para que estes metais pesados afundem muito rapidamente em direção ao núcleo”, explica o estudante de pós-graduação da JILA, Tatsuya Akiba. "Portanto, você não deve ver nenhum metal na superfície de uma anã branca, a menos que a anã branca esteja comendo alguma coisa ativamente."
Embora as anãs brancas possam consumir vários objetos próximos, como cometas ou asteróides (conhecidos como planetesimais), as complexidades deste processo ainda não foram totalmente exploradas. No entanto, este comportamento pode ser a chave para desvendar o mistério da composição metálica de uma anã branca, potencialmente levando a revelações emocionantes sobre a dinâmica das anãs brancas.
Nos resultados relatados em um novo artigo no The Astrophysical Journal Letters, Akiba, junto com a JILA Fellow e professora de Ciências Astrofísicas e Planetárias da Universidade do Colorado em Boulder, Ann-Marie Madigan, e a estudante de graduação Selah McIntyre, acreditam ter encontrado uma razão pela qual esses zumbis estelares comem seus planetesimais próximos. Usando simulações de computador, os pesquisadores simularam a anã branca recebendo um “chute natal” durante sua formação (que foi observado) causado pela perda assimétrica de massa, alterando seu movimento e a dinâmica de qualquer material circundante.
Em 80% dos seus testes, os investigadores observaram que, a partir do impulso, as órbitas de cometas e asteróides dentro de um intervalo de 30 a 240 UA da anã branca (correspondente à distância Sol-Netuno e além) tornaram-se alongadas e alinhadas. . Além disso, cerca de 40% dos planetesimais consumidos posteriormente vêm de órbitas em contra-rotação (retrógradas).
Os investigadores também alargaram as suas simulações para examinar a dinâmica da anã branca após 100 milhões de anos. Eles descobriram que os planetesimais próximos da anã branca ainda tinham órbitas alongadas e se moviam como uma unidade coerente, um resultado nunca visto antes.
“Isto é algo que considero único na nossa teoria:podemos explicar porque é que os eventos de acreção são tão duradouros”, afirma Madigan. "Embora outros mecanismos possam explicar um evento de acreção original, as nossas simulações com o pontapé mostram porque é que ainda acontece centenas de milhões de anos mais tarde."
Estes resultados explicam porque é que os metais pesados são encontrados na superfície de uma anã branca, uma vez que essa anã branca consome continuamente objectos mais pequenos no seu caminho.
É tudo uma questão de gravidade
Como o grupo de pesquisa de Madigan na JILA se concentra na dinâmica gravitacional, observar a gravidade em torno das anãs brancas parecia um foco natural de estudo.
“As simulações ajudam-nos a compreender a dinâmica de diferentes objetos astrofísicos”, diz Akiba. "Então, nesta simulação, lançamos um monte de asteróides e cometas em torno da anã branca, que é significativamente maior, e vemos como a simulação evolui e quais desses asteróides e cometas a anã branca come."
Os investigadores esperam levar as suas simulações a escalas maiores em projetos futuros, observando como as anãs brancas interagem com planetas maiores.
Como Akiba explica:"Outros estudos sugeriram que os asteróides e os cometas, os pequenos corpos, podem não ser a única fonte de poluição metálica na superfície da anã branca. Portanto, as anãs brancas podem comer algo maior, como um planeta."
Descobrindo mais sobre a formação do sistema solar
Estas novas descobertas revelam ainda mais sobre a formação das anãs brancas, o que é importante para a compreensão de como os sistemas solares mudam ao longo de milhões de anos. Eles também ajudam a esclarecer as origens e a evolução futura do nosso sistema solar, revelando mais sobre a química envolvida.
“A grande maioria dos planetas do universo acabará orbitando uma anã branca”, diz Madigan. "Pode acontecer que 50% destes sistemas sejam comidos pelas suas estrelas, incluindo o nosso próprio sistema solar. Agora, temos um mecanismo para explicar porque é que isto aconteceria."
“Os planetesimais podem nos dar informações sobre outros sistemas solares e composições planetárias além de onde vivemos em nossa região solar”, acrescenta McIntyre. "As anãs brancas não são apenas uma lente para o passado. Elas também são uma espécie de lente para o futuro."
Nota de correção (05/05/2024):No texto original, a frase "Elas são comuns em nossa galáxia, pois 97% das estrelas são anãs brancas." está incorreto. A afirmação correta deveria ser:"Eles são comuns em nossa galáxia, pois 97% das estrelas acabarão por se tornar anãs brancas."
