Estrelas “vampira” e “doadora” abraçam-se a cada 51 minutos. Não vai perfazer muito

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M.Weiss / Núcleo de Astrofísica

Foi encontrado o par binário de estrelas com a trajectória mais rápida invenção até agora. Uma anã branca e uma estrela semelhante ao Sol dão um “amplexo” a cada 51 minutos.

Há estrelas que estão presas em relações umas com as outras uma vez que pares binários. Um novo estudo encontrou um par binário de estrelas que estão tão próximas uma da outra que orbitam a cada 51 minutos — a trajectória mais curta já vista num sistema binário — e a sua proximidade traz problemas.

Estrelas tão próximas umas das outras são chamadas de variáveis ​​cataclísmicas. Nas variáveis ​​cataclísmicas, a estrela primária é uma anã branca e, no caso de levante par, a outra estrela é parecida com o Sol, mas mais velha.

As anãs brancas são pequenas quando comparadas com outras estrelas, aproximadamente do tamanho da Terreno, mas são incrivelmente densas. A poderosa seriedade da anã branca afasta o material da sua companheira, a estrela doadora.

O material forma um aro de acreção ao volta da anã branca. Nascente processo cria flashes brilhantes em tempos irregulares ou variáveis ​​à medida que o disco aquece e o material cai na anã branca.

As estrelas numa variável cataclísmica (CV) devem estar próximas umas das outras para que a anã branca “estrela vampira” extraia material da estrela doadora. Os astrónomos conhecem mais de 1000 CVs, e somente uma dúzia deles têm órbitas menores que 75 minutos.

Mas os autores deste estudo encontraram a trajectória mais próxima ainda. Nascente par de estrelas precisa de somente 51 minutos para completar uma trajectória. Isto é vasqueiro.

Um amplexo com 8 milénio milhões de anos

O estudo foi publicado na revista Nature e as estrelas analisadas estão sobre 3000 anos-luz de intervalo na direção da constelação de Hércules.

Estas estrelas estão no final de uma longa história. Já são companheiras há murado de 8 milénio milhões de anos, embora tenham envelhecido de maneira dissemelhante — a anã branca é o remanescente de uma estrela de sequência principal que já foi uma gigante vermelha e agora é somente um núcleo de material hiperdenso e sem fusão.

A sua companheira é uma estrela parecida com o Sol a caminho de se tornar uma gigante vermelha e, eventualmente, uma anã branca. Mas a anã branca existente está a interromper esse caminho e a consumir lentamente a companheira.

A estrela doadora maior tem aproximadamente a mesma temperatura que o nosso Sol. Mas perdeu tanto da sua volume que é minúscula; somente um décimo do diâmetro do Sol, ou aproximadamente do tamanho de Júpiter.

“Esta estrela era parecida com o Sol, mas o Sol não pode caber numa trajectória menor que oito horas — o que se passa cá?”, explica Kevin Burdge, responsável principal do estudo e membro do Departamento de Física do MIT.

A anã branca é ainda menor; a seu diâmetro é murado de 1,5 vezes o da Terreno, enquanto que a sua material densamente compactada significa que tem murado de 56% da volume do Sol. Um objeto bizarro.

As estrelas não estão só extremamente próximas uma vez que também se eclipsam mutuamente da nossa traço de visão. Isso deu aos cientistas várias oportunidades para observar os eclipses e fazer medições precisas de ambas as estrelas.

Os cientistas descobriram que a estrela vampira está a retirar o hidrogénio da estrela doadora e agora está a inaugurar a canibalizar o hélio. “Nascente é um caso vasqueiro em que apanhamos um destes sistemas no ato de mudar de acreção de hidrogênio para hélio”, disse o principal responsável Burdge.

Solução para um gavinha perdido na astrofísica

Observar uma estrela binária a mudar de acreção de hidrogénio para hélio é precípuo porque a mudança é um gavinha perdido na astrofísica. Os astrónomos conhecem uma população de CVs chamada CVs de hélio, mas não havia evidências claras de uma vez que as estrelas nesses CVs mudaram de hidrogénio para hélio.

Mas as novas observações mudaram isso e mostraram que a estrela doadora tem aproximadamente a mesma temperatura do Sol, mas é 100 vezes mais densa. Essa densidade significa que a estrela tem uma elaboração rica em hélio e a anã branca companheira está a reunir hélio em vez de hidrogénio.

Os cientistas previram há décadas que as estrelas binárias poderiam encolher até que as suas órbitas fossem ultracurtas e se tornassem variáveis ​​cataclísmicas. À medida que a anã branca consome o hidrogénio da estrela semelhante ao Sol, o hélio mais denso é deixado para trás. A estrela parecida com o Sol queima e um núcleo de hélio é deixado para trás. O núcleo pesado de hélio é suficiente para manter a estrela morta numa trajectória apertada.

As simulações mostram que daqui sobre 70 milhões de anos, o par aproximar-se-á ainda mais até que a sua trajectória seja de somente 18 minutos. Neste ponto, será um binário CV de hélio.

À medida que as estrelas se aproximam, a perda de volume acelera e a temperatura da estrela doadora aumenta. Portanto, a temperatura diminui quando o último hidrogénio é fundido. À medida que o período de trajectória diminui e a estrela doadora perde volume, ela expande-se e a sua temperatura cai drasticamente devido à expansão. Neste ponto, a estrela binária é um Hélio CV.

As ondas gravitacionais também desempenham um papel. Nascente par binário deve exprimir ondas gravitacionais oferecido as estrelas estarem tão próximas. Estas precisam de estar muito próximas para emitirem as ondas, mas não muito — sobre 10 000 km de separação, eles fundirão-se e explodirão, acabando com as emissões de ondas gravitacionais.

“As pessoas previram que esses objetos deveriam fazer a transição para órbitas ultracurtas, e foi discutido por muito tempo se eles poderiam permanecer curtos o suficiente para exprimir ondas gravitacionais detectáveis. Esta invenção acaba com isso”, disse Burdge num expedido à prelo.

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Nascente é um sistema próprio”, disse Burdge. “Tivemos dupla sorte de encontrar um sistema que responde a uma grande questão em destapado e é uma das variáveis ​​cataclísmicas mais muito comportadas conhecidas.”

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