Encontradas duas estrelas “mortas” que se orbitam em minutos

Duas estrelas mortas foram vistas a orbitar-se uma à outra a cada sete minutos. Desta feita, quem descobriu esta dança celeste rara foi o ZTF (Zwicky Transient Facility) do Caltech. ZTF é um levantamento do céu topo-de-gama no Observatório Palomar que varre rapidamente o céu noturno à procura de qualquer coisa que se mova, pisque ou varie de brilho.

Segundo é descrito pelos astrónomos, a massa combinada das duas estrelas é idêntica à do nosso Sol.

Par de estrelas anãs brancas são as mais rápidas encontradas até hoje

Foram descobertas duas anãs brancas. Este novo duo dinâmico, oficialmente conhecido como ZTF J1539+5027, é o segundo par mais rápido de estrelas mortas que se orbitam. Além disso, este par é também o mais rápido "sistema binário eclipsante". O que significa que uma anã branca cruza repetidamente em frente da outra a partir do nosso ponto de vista.

A natureza eclipsante das companheiras estelares é fundamental. Isto permite que os astrónomos aprendam os tamanhos, as massas e os períodos orbitais das estrelas.

Cada uma das recém-descobertas anãs brancas tem aproximadamente o tamanho da Terra. Contudo, uma delas é um pouco menor e mais brilhante que a outra. Além disso, juntas têm uma massa equivalente à do nosso Sol.

As estrelas em órbita cabiam dentro do planeta Saturno

Os dois objetos orbitam muito próximos um do outro, a um quinto da distância entre a Terra e a Lua. Na verdade, as estrelas em órbita cabiam dentro do planeta Saturno. E completam uma volta em torno da outra a cada sete minutos a velocidades de centenas de quilómetros por segundo.

Kevin Burdge, do Caltech, é estudante e autor principal de um novo estudo sobre as estrelas. Este estudo foi publicado na edição de 25 de julho da revista Nature e, segundo o autor:

À medida que a estrela mais fraca passa em frente da mais brilhante, bloqueia a maior parte da luz, resultando no padrão cintilante de sete minutos que vemos nos dados do ZTF. A matéria está a preparar-se para sair da anã branca, maior e mais leve, para a anã mais pequena e mais pesada. Que acabará por absorver completamente a sua companheira mais leve. Já vimos muitos exemplos de um tipo de sistema em que uma anã branca foi canibalizada pela sua companheira. No entano, raramente avistamos sistemas onde ainda se estão a fundir, como neste.

As ondas gravitacionais

O par também é único por ser uma das poucas fontes conhecidas de ondas gravitacionais - ondulações no espaço e no tempo. Ondas que serão captadas pela futura missão espacial europeia LISA (Laser Interferometer Space Antenna), que deverá ser lançada em 2034.

Observatório Avançado de Ondas Gravitacionais com Interferómetro a Laser em Hanford, Washington e Livingston, Louisiana. Sistema com detetores gémeos que captam eventos de ondas gravitacionais quase diariamente. (Imagem Caltech / MIT / Laboratório LIGO)

LISA será semelhante ao LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) do NSF, que fez história em 2015. O LIGO fez a primeira deteção direta de ondas gravitacionais de um par de buracos negros em colisão. No entano, o LISA detetará as ondas, no espaço, em frequências mais baixas.

Estas duas anãs brancas estão a fundir-se porque estão a emitir ondas gravitacionais. Uma semana depois do LISA ficar ativo, deverá detetar as ondas gravitacionais deste sistema. O LISA encontrará dezenas de milhares de sistemas binários como este na nossa Galáxia, mas até agora só conhecemos alguns. E este sistema binário de anãs brancas é um dos mais bem caracterizados devido à sua natureza eclipsante.

Refere o coautor Tom Prince, professor de física no Caltech e investigador sénior do JPL.

Um rápido piscar no céu noturno

O objeto raro foi detetado pela grande câmara de 576 megapíxeis do ZTF. O ZTF varre rapidamente todo o céu a cada três noites e a Via Láctea todas as noites.

Burdge encontrou o ZTF J1539+5027 através de um programa de computador que detetou 10 milhões de objetos cósmicos. Procurando mudanças durante um período de três meses. Assim que encontrou objetos candidatos com o ZTF, Burdge usou o NOAO (National Optical Astronomy Observatory) em Kitt Peak para acompanhar e encontrar os candidatos mais promissores.

Este par destacou-se porque o sinal repete-se com muita frequência e de maneira tão previsível. Antes, não conseguíamos procurar objetos que mudam sistematicamente em escalas de tempo de minutos. O ZTF permite-nos fazer isso porque a sua câmara é enorme e porque pode facilmente tirar fotos do céu e depois voltar e repetir. Observações posteriores com o Telescópio Hale de 200 polegadas, no Observatório Palomar, ajudaram a refinar as medições do novo sistema.

Disse Burdge, membro da equipa do ZTF no Caltech.

Apenas alguns meses depois de ficar ativo, os astrónomos do ZTF detetaram anãs brancas que se orbitam umas às outras num ritmo recorde. É uma descoberta que melhorará em muito a nossa compreensão desses sistemas e é uma amostra das surpresas que ainda estão por vir.

Acrescentou Anne Kinney, diretora assistente de ciências matemáticas e físicas do NSF.

Um par emaranhado

As anãs brancas começam as suas vidas como estrelas como o nosso Sol, exceto que estavam unidas como um par íntimo. À medida que as estrelas envelheceram, transformaram-se em gigantes vermelhas, embora não ao mesmo tempo. Com o tempo, as estrelas inchadas soltaram as suas camadas externas, deixando para trás duas estrelas mortas - as anãs brancas.

Às vezes estas anãs brancas binárias fundem-se numa única estrela, e outras vezes a órbita aumenta à medida que a anã branca mais leve é gradualmente destruída pela mais massiva. Não temos certeza do que acontecerá neste caso, mas a descoberta de mais sistemas deste tipo dir-nos-á com que frequência estas estrelas sobrevivem aos seus encontros imediatos.

Explicou o coautor James (Jim) Fuller, professor assistente de astrofísica teórica no Caltech.

Outro mistério

Outro mistério que os investigadores esperam responder no futuro envolve a temperatura da anã branca mais quente, estimada em 50.000 ºC, ou nove vezes mais quente do que o Sol.

Pensa-se que esta anã branca seja tão quente porque está a começar a "alimentar-se" da sua companheira e a puxar material, um processo que aquece este material a temperaturas escaldantes. Mas esta alimentação, ou processo de "acreção", é geralmente associado a raios-X, e os investigadores não estão a detetá-los.

É estranho que não estejamos a ver raios-X neste sistema. Uma possibilidade é que os pontos de acreção na anã branca - as áreas para onde o material está a cair - sejam maiores do que o normal, e isso poderá resultar na emissão de luz ultravioleta e visível em vez de raios-X.

Rematou Burdge.

A equipa diz que a anã branca dupla, localizada a quase 8000 anos-luz de distância na direção da constelação de Boieiro, deverá continuar a piscar no céu noturno por aproximadamente cem mil anos. Os astrónomos amadores até poderão observar o par como um único ponto no céu, piscando a cada sete minutos, com a ajuda de um telescópio com pelo menos um metro de tamanho.