Resumo:
Uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriu um sistema binário raro: uma estrela de baixa massa a cerca de 300 anos-luz de distância da Terra está absorvendo lentamente material de sua estrela companheira. Este processo é diferente do fenómeno anteriormente observado de estrelas engolindo planetas rapidamente, mas é uma transferência de massa estável e de longo prazo que pode até durar milhares de milhões de anos.
Este sistema chama-se ZTF J0440+2325 e está localizado na Via Láctea. Os dois membros do sistema estão extremamente próximos um do outro, completando uma órbita a cada 87 minutos. O objeto mais leve é uma anã marrom, com cerca de 25 vezes a massa de Júpiter; a outra estrela tem cerca de 85 vezes a massa de Júpiter. Ambos são objetos de baixa massa, e toda a órbita de uma anã marrom pode até caber no diâmetro do Sol.
Observações tradicionais mostram que a maioria dos planetas orbitam as suas estrelas em órbitas estáveis, com apenas alguns casos mostrando estrelas engolindo rapidamente planetas que se aproximam demasiado. Esta descoberta mostra uma forma completamente nova de evolução. Os investigadores salientaram num artigo publicado na revista Nature Astronomy que esta é a primeira vez que os humanos observam diretamente uma estrela de baixa massa, adquirindo de forma contínua e estável material de outro corpo celeste de baixa massa.
Esta descoberta originou-se originalmente de uma observação incomum há alguns anos. Kevin Birch, professor associado de física no MIT, notou uma curva de brilho incomum ao examinar dados observacionais do Zwicky Transient Survey (ZTF). Em vez da curva de brilho em forma de sino, comum nas explosões de supernovas, este alvo exibe flutuações triangulares recorrentes.
Na época, a equipe de pesquisa estava estudando outro sistema chamado "binário viúva negra". Em tal sistema, uma estrela de nêutrons densa e em rápida rotação irá devorar gradualmente sua estrela companheira menos massiva. No entanto, as características observadas do alvo recém-descoberto não são consistentes com as do binário Viúva Negra. De acordo com a teoria, a estrela binária viúva negra deveria mostrar um óbvio efeito de oscilação recíproca, mas esse fenômeno não apareceu nos resultados da observação, o que tornou os pesquisadores incapazes de explicar sua verdadeira identidade por um tempo.
Nos últimos anos, Burch e o estudante de graduação do MIT Aaron Householder reexaminaram esse sinal misterioso. Eles apresentaram uma conjectura: se a massa total do sistema for menor, o movimento orbital entre os dois corpos celestes será mais suave e não haverá oscilações violentas. Para verificar esta ideia, a equipa de investigação utilizou vários telescópios para realizar observações de acompanhamento do alvo.
As observações mostram que o sistema apresenta uma oscilação leve, mas mensurável. Através de análises comparativas com sistemas estelares binários conhecidos, os pesquisadores confirmaram que nele não existe nenhuma estrela de nêutrons. Em última análise, determinaram que se tratava de um sistema binário composto por uma estrela de baixa massa e uma anã castanha, e que a oscilação era demasiado pequena para ser causada por outros tipos de objetos.
Depois de determinar as massas e os parâmetros orbitais dos dois corpos celestes, a equipa de investigação estudou ainda se existe algum fenómeno de transferência de material. Em circunstâncias normais, o processo de acreção é mais comum em objetos compactos, como buracos negros e estrelas de nêutrons, e sua forte gravidade unirá o material da estrela companheira para formar um disco de acreção.
Mas neste sistema, o agregador não é um buraco negro muito pequeno, mas uma estrela com um tamanho real relativamente grande. Os pesquisadores usaram simulações de computador para rastrear o movimento de partículas de material na superfície das anãs marrons, e os resultados mostraram que esses materiais cairiam diretamente na superfície da estrela, em vez de formar um típico disco de acreção.
A simulação confirmou ainda que esta é a primeira vez que se descobre que uma estrela de pequena massa está a acumular ativamente material de outro objeto de baixa massa. Os pesquisadores explicaram que o material em queda atingirá a superfície da estrela em velocidades extremamente altas, um processo semelhante ao de um asteróide atingindo a lua.
Este impacto contínuo também explica a curva de brilho triangular originalmente descoberta. À medida que as anãs marrons orbitam suas estrelas, pontos quentes de alta temperatura formados pela queda de material aparecem periodicamente no campo de visão. Quando o ponto quente está voltado para a Terra, o brilho atinge o seu pico, formando uma forma de onda triangular regular.
A equipe de pesquisa estima que a massa entregue pelas anãs marrons às estrelas todos os anos é equivalente a cerca de um centésimo milésimo da massa da Terra. Quando convertido, isto equivale ao fluxo de material de cerca de 40 milhões de camiões basculantes pesados por segundo, ou à massa correspondente a cerca de 1,3 biliões de burritos de meio quilo por segundo.
Embora este valor pareça surpreendente, esta taxa de perda ainda é muito lenta em comparação com a enorme massa da própria anã castanha. Portanto, os pesquisadores acreditam que esse processo de “comer” não terminará rapidamente, mas poderá continuar por escalas de tempo extremamente longas.
Os investigadores salientaram que a compreensão anterior das pessoas sobre a interacção entre estrelas, planetas e anãs castanhas era geralmente a de que as estrelas acabariam por engolir completamente estas últimas. Por exemplo, quando o Sol evoluir para uma gigante vermelha no futuro, a Terra provavelmente enfrentará tal destino. No entanto, ZTF J0440+2325 mostra outra possibilidade: a estrela não engole necessariamente a estrela companheira de uma só vez, mas pode gradualmente “canibalizar” a companheira de uma forma longa e estável, e continuar este processo durante milhares de milhões de anos.
Com o mistério das mudanças de brilho do triângulo resolvido com sucesso, a equipe de pesquisa planeja procurar sistemas mais similares. Eles esperam usar isto para compreender melhor possíveis novos mecanismos de interação entre planetas, anãs marrons e estrelas hospedeiras, e para aprofundar a compreensão humana do processo de evolução estelar.
Comentários