Resumo:
Depois que uma estrela fica sem combustível nuclear, ela não termina necessariamente a sua vida com uma espetacular explosão de supernova. Para estrelas como o Sol, elas geralmente perdem suas camadas externas, deixando para trás um núcleo denso que está próximo da Terra, mas pode ser tão massivo quanto o Sol. Esta é uma anã branca.
Durante muito tempo, a comunidade astronómica acreditou que as anãs brancas têm um limite superior de massa intransponível, conhecido como "limite de Chandrasekhar", que é cerca de 1,4 vezes a massa do Sol. Depois de ultrapassar esse limite, as anãs brancas geralmente não conseguem manter uma estrutura estável e podem sofrer colapso gravitacional ou explosão termonuclear. No entanto, novas simulações realizadas por uma equipa do Instituto Indiano de Ciência (IISc) descobriram que fortes campos magnéticos internos poderiam alterar este limite, tornando algumas anãs brancas tão massivas quanto cerca de 2,4 vezes a do Sol.
A pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal Letters. Os investigadores acreditam que campos magnéticos fortes podem fornecer suporte interno adicional às anãs brancas, tornando possível que permaneçam estáveis mesmo quando as suas massas são muito maiores do que o esperado pela teoria tradicional.
A razão pela qual as anãs brancas podem resistir à sua própria gravidade depende principalmente de um efeito da mecânica quântica chamado pressão de degeneração eletrônica. Mas à medida que a massa continua a aumentar, a gravidade tornar-se-á cada vez mais forte, acabando por romper esta capacidade de suporte. O limite de Chandrasekhar é o limite superior teórico baseado neste mecanismo físico.
Os pesquisadores descobriram que campos magnéticos fortes podem introduzir novas variáveis neste modelo tradicional. À medida que a anã branca acumula material da sua estrela companheira, a sua massa continua a aumentar e a sua densidade interna aumenta, fazendo com que a estrela encolha ainda mais. Este processo de compressão pode aumentar o seu campo magnético interno, e a pressão extra gerada pelo campo magnético pode ajudar a resistir à gravidade, permitindo que a anã branca tenha mais massa.
Para verificar esta possibilidade, a equipa de investigação modificou o programa de evolução estelar STARS desenvolvido pela Universidade de Cambridge para incorporar no modelo o efeito do campo magnético e o processo de arrefecimento da estrela anã branca. A partir do momento em que a estrela ainda se encontra na fase da sequência principal, simula a sua evolução para uma estrela anã branca e a subsequente acumulação de material da estrela companheira.
Num dos casos de simulação, uma estrela com uma massa inicial de cerca de 8 vezes a do Sol acabou por formar uma estrela anã branca de carbono-oxigénio com uma massa de cerca de 1,02 vezes a do Sol. À medida que a anã branca acumulava material a uma taxa de cerca de um bilionésimo da massa solar por ano, o seu campo magnético fortaleceu-se gradualmente e o limite superior da massa estável calculado pelo modelo acabou por atingir cerca de 2,4 vezes a massa do Sol. A título de comparação, em condições semelhantes, se a influência do campo magnético não for levada em conta, o limite superior de massa ainda é mantido em cerca de 1,4 vezes a massa do Sol.
Zenia Zuraiq, a primeira autora do artigo e estudante de doutoramento no Departamento de Física do Instituto Indiano de Ciência, disse que a chave da investigação não é apenas provar que as anãs brancas com massa super-Chandrasekhar podem existir em teoria, mas, mais importante ainda, verificar se uma estrela pode realmente formar tal objeto através da evolução natural. Esta simulação acompanha o estágio da sequência principal da estrela até à formação da anã branca e subsequente processo de acreção, mostrando que, sob certas condições, este caminho de evolução é de facto possível.
Na verdade, a ideia de anãs brancas excedendo o limite de Chandrasekhar tem sido estudada por astrônomos há décadas. Anteriormente, os astrónomos observaram algumas supernovas do Tipo Ia invulgarmente brilhantes, que eram significativamente mais brilhantes do que o esperado pelos modelos comuns. Portanto, alguns especularam que essas explosões poderiam vir de anãs brancas com massa muito maior que 1,4 vezes a do Sol. Algumas teorias sugerem mesmo que a massa do seu antecessor pode ser próxima de 2,8 vezes a do Sol.
A importância deste estudo é que muitos cálculos teóricos no passado se concentraram em saber se as anãs brancas supermassivas podem permanecer estáveis, mas o novo estudo simula ainda como elas são realmente formadas através do processo de evolução estelar. A equipa de investigação forneceu assim uma explicação teórica mais completa para anãs brancas supermassivas suportadas por campos magnéticos. No entanto, isso não significa que tais objetos sejam muito comuns no universo, e as pesquisas ainda não conseguem determinar com que frequência eles realmente aparecem.
A descoberta também pode afetar as medições feitas pelos astrônomos da taxa de expansão do universo.
As supernovas do tipo Ia geralmente ocorrem quando a combustão termonuclear descontrolada ocorre dentro de uma anã branca de carbono-oxigênio. Quando a temperatura e a pressão dentro do objeto atingem certas condições, o elemento carbono pode ser inflamado, desencadeando uma violenta explosão termonuclear. Como estes tipos de supernovas têm características de brilho relativamente estáveis que podem ser calibradas através de curvas de luz, os astrónomos há muito que as utilizam como uma ferramenta importante para medir a distância a galáxias distantes e para estudar a história da expansão do Universo.
Se algumas supernovas do Tipo Ia realmente vêm de anãs brancas que são mais massivas e têm campos magnéticos mais fortes, então os seus progenitores podem ser significativamente diferentes dos modelos tradicionais. Estas diferenças podem afectar o brilho e a evolução das explosões de supernovas, afectando assim a precisão das medições de distâncias cósmicas. Uma maior compreensão dos mecanismos de formação de tais supernovas ajudará a melhorar os modelos físicos que os astrónomos usam para estudar a expansão do Universo.
Esta pesquisa também lembra aos cientistas que alguns limites físicos aparentemente inquebráveis no universo podem ser afetados por fatores que não foram totalmente considerados antes. O limite de Chandrasekhar não pode ser facilmente aplicado em todas as condições. Campos magnéticos fortes podem abrir um caminho evolutivo para as anãs brancas que antes era difícil de identificar.
O artigo de pesquisa é intitulado "Formação de Anãs Brancas Super-Chandrasekhar através da Evolução de Estrelas Magnetizadas da Sequência Principal: Novos Limites de Massa Baseados em Simulações STARS" e foi publicado no The Astrophysical Journal Letters em 8 de outubro de 2026.
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