Resumo:
Astrônomos da Universidade Curtin, na Austrália, descobriram um sistema estelar binário extremamente raro no qual uma das estrelas mortas, uma anã branca, emite pulsos de rádio regulares a cada oito minutos. Sua estrela companheira é uma estrela semelhante ao sol. Esta é a primeira vez que os cientistas detectam tais sinais de rádio periódicos num sistema binário composto por uma anã branca e uma estrela semelhante ao Sol, fornecendo novas pistas para a compreensão de um tipo misterioso de corpo celeste na Via Láctea.
Este sistema, denominado GPM J071507−114153, está a mais de 5.000 anos-luz de distância da Terra e consiste em duas estrelas orbitando uma à outra. Uma delas é uma anã branca, um núcleo de alta densidade deixado para trás depois que uma estrela esgotou seu combustível nuclear e evoluiu; a outra é uma estrela do tipo G, que possui tipos espectrais e características básicas semelhantes ao nosso sol.
Esta descoberta é de particular interesse porque sistemas de impulsos de rádio semelhantes anteriormente descobertos por cientistas geralmente contêm anãs brancas e anãs vermelhas mais pequenas e mais frias. A estrela companheira descoberta desta vez é uma estrela semelhante ao Sol, indicando que este tipo de corpo celeste misterioso pode ter uma composição mais rica do que a anteriormente reconhecida.
Os pesquisadores classificam esse tipo de objeto em uma categoria chamada "Transientes de Longo Período (LPT)". Tais objetos podem emitir pulsos de rádio em intervalos que variam de minutos a horas, com o sinal ligando e desligando periodicamente. Desde que os investigadores do Centro Internacional de Investigação em Radioastronomia (ICRAR) descobriram tais objetos pela primeira vez em 2021, os astrónomos confirmaram cerca de uma dúzia de sistemas semelhantes, mas o mecanismo através do qual geram radiação de rádio ainda não foi totalmente explicado.
Os cientistas já descobriram estruturas binárias compostas por anãs brancas e outras estrelas em algumas fontes transitórias de longo período, mas sempre foi difícil determinar qual estrela produziu o sinal de rádio. O principal progresso feito neste estudo é que os pesquisadores finalmente conseguiram observar diretamente o movimento da anã branca na órbita binária através de mudanças no sinal de pulso.
Sam McSweeney, o primeiro autor do artigo e cientista responsável pelo Square Kilometer Array Observatory (SKAO), disse que esta é a primeira vez que os investigadores obtiveram um sinal suficientemente claro para identificar as características de movimento de uma anã branca enquanto orbita uma estrela companheira. Portanto, os cientistas podem determinar que o pulso de rádio se origina de uma região próxima à anã branca, ou possivelmente até mesmo diretamente da própria anã branca.
Para verificar esta opinião, a equipa de investigação utilizou o Pawsey Supercomputing Research Centre, na Austrália, para processar mais de 100 horas de dados de observação de rádio e analisou o sinal de pulso e o movimento orbital da estrela anã branca.
Esta descoberta também tem um ganho inesperado: os pulsos de rádio emitidos pelas anãs brancas tornam-se, na verdade, uma ferramenta de detecção natural para estudar as atividades das suas estrelas companheiras.
Natasha Hurley-Walker, coautora do artigo e professora associada da Curtin University, disse que os pesquisadores descobriram que quando as ondas de rádio emitidas pela anã branca passam pelo espaço ao redor da estrela semelhante ao Sol, o sinal será afetado pela atividade da estrela. Ao analisar estas mudanças, a equipa conseguiu identificar erupções estelares na superfície da estrela companheira.
Este fenômeno é semelhante à atividade das explosões no Sol. As explosões solares liberam grandes quantidades de energia e podem desencadear distúrbios na magnetosfera e nas auroras da Terra. Este estudo mostra que os astrónomos podem usar ondas de rádio para detectar atividade semelhante noutra estrela a mais de 5.000 anos-luz de distância.
Os investigadores também observaram que a anã branca passou por trás de uma região com um forte campo magnético durante a sua órbita. Os cientistas especulam que esta região é provavelmente um tipo de proeminência estelar, uma grande estrutura de plasma que se estende desde a superfície de uma estrela que é frequentemente limitada por um campo magnético e pode mudar drasticamente durante períodos de atividade estelar.
A equipe de pesquisa descobriu este sistema pela primeira vez através do radiotelescópio Murchison Widefield Array (MWA) da Austrália. O telescópio é capaz de escanear todo o céu da Via Láctea observável na Austrália, ajudando os pesquisadores a procurar objetos periódicos raros em grandes quantidades de sinais de rádio.
A equipe usou então o radiotelescópio MeerKAT na África do Sul para determinar a localização precisa do alvo e, em seguida, usou o Observatório Keck (Observatório W. M. Keck) em Mauna Kea, no Havaí, para realizar observações ópticas e finalmente confirmou a existência de uma companheira estelar do tipo G no sistema.
Esta descoberta também demonstra as capacidades de descoberta científica dos principais equipamentos existentes antes da construção da nova geração de instalações de radioastronomia em grande escala. MWA e MeerKAT são os projetos piloto para SKA-Low e SKA-Mid, respectivamente, os dois principais componentes do futuro Square Kilometer Array Observatory. O primeiro está localizado na Austrália e o segundo na África do Sul.
Os investigadores acreditam que com a conclusão gradual do Observatório Square Kilometer Array, a sensibilidade e a capacidade de observação dos radiotelescópios serão melhoradas ainda mais. Espera-se que os astrônomos descubram mais fontes temporárias de longo período que antes eram difíceis de identificar e obtenham dados de sinais de rádio mais detalhados.
O significado desta pesquisa não é apenas a descoberta de uma combinação de estrelas binárias anteriormente não identificada, mas também a solução de uma questão importante no estudo de fontes transitórias de longo período: de qual estrela do sistema binário vem o sinal de rádio. Ao identificar as anãs brancas como fonte de radiação pulsada, os cientistas podem estudar mais a fundo a estrutura do campo magnético, a atividade estelar e as interações entre binários de tais objetos.
O artigo relacionado é intitulado "Um transiente de longo período com um companheiro semelhante ao Sol" e foi publicado na Nature Astronomy.
Atualmente, fontes transitórias de longo período ainda são um tipo de corpo celeste misterioso que não foi totalmente compreendido na astronomia. O comportamento de emitir pulsos de rádio apenas uma vez a cada poucos minutos ou mesmo horas é completamente diferente das características dos pulsares comuns que emitem múltiplos sinais por segundo. Esta descoberta fornece novas evidências observacionais para explicar estes sinais anormais, mas o mecanismo físico completo por trás disso ainda precisa de mais estudos.
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