Quando estrelas como o nosso Sol consomem todo o seu combustível, elas encolhem para formar anãs brancas. Às vezes, essas estrelas mortas voltam à vida em uma explosão super quente e produzem uma bola de fogo de radiação de raios-X. Uma equipe de pesquisa de vários institutos alemães, incluindo a Universidade de Tübingen e liderada por Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), agora foi capaz de observar essa explosão de raios-X pela primeira vez. Caros Leitores;
Impressão artística de uma “Anã Branca” explosiva
Quando estrelas como o nosso Sol consomem todo o seu combustível, elas encolhem para formar anãs brancas. Às vezes, essas estrelas mortas voltam à vida em uma explosão super quente e produzem uma bola de fogo de radiação de raios-X. Uma equipe de pesquisa de vários institutos alemães, incluindo a Universidade de Tübingen e liderada por Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), agora foi capaz de observar essa explosão de raios-X pela primeira vez.
“Foi até certo ponto uma coincidência feliz, realmente”, explica Ole König, do Instituto Astronômico da FAU no observatório Dr. Karl Remeis em Bamberg, que publicou um artigo sobre essa observação na conceituada revista Nature, juntamente com o Prof. Dr. Jörn Wilms e uma equipe de pesquisa do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, da Universidade de Tübingen, da Universidade Politécnica de Catalunya em Barcelona e do Instituto Leibniz de Astrofísica Potsdam. “Esses flashes de raios X duram apenas algumas horas e são quase impossíveis de prever, mas o instrumento de observação deve ser apontado diretamente para a explosão no momento exato”, explica o astrofísico.
O instrumento neste caso é o telescópio de raios X eROSITA, que atualmente está localizado a um milhão e meio de quilômetros da Terra e pesquisa o céu em busca de raios X suaves desde 2019. Em 7 de julho de 2020, mediu raios X fortes radiação em uma área do céu que era completamente imperceptível quatro horas antes. Quando o telescópio de raios X pesquisou a mesma posição no céu quatro horas depois, a radiação havia desaparecido. Segue-se que o flash de raios-X que anteriormente havia superexposto completamente o centro do detector deve ter durado menos de oito horas.
Explosões de raios-X como essa foram previstas por pesquisas teóricas há mais de 30 anos, mas nunca foram observadas diretamente até agora. Essas bolas de fogo de raios-X ocorrem na superfície de estrelas que eram originalmente comparáveis em tamanho ao Sol antes de usar a maior parte de seu combustível feito de hidrogênio e depois hélio no interior de seus núcleos. Esses cadáveres estelares encolhem até que “anãs brancas” permaneçam, que são semelhantes à Terra em tamanho, mas contêm uma massa que pode ser semelhante à do nosso Sol. “Uma maneira de imaginar essas proporções é pensar no Sol sendo do mesmo tamanho de uma maçã, o que significa que a Terra teria o mesmo tamanho de uma cabeça de alfinete orbitando em torno da maçã a uma distância de 10 metros”, explica Jörn Wilms.
“Essas chamadas novas acontecem o tempo todo, mas detectá-las durante os primeiros momentos em que a maior parte da emissão de raios X é produzida é muito difícil”, acrescenta o Dr. Victor Doroshenko da Universidade de Tübingen. “Não apenas a curta duração de um flash é um desafio, mas também o fato de que o espectro de raios X emitidos é muito suave. Os raios X moles não são muito energéticos e facilmente absorvidos pelo meio interestelar, então não podemos ver muito longe nesta faixa, o que limita o número de objetos observáveis, seja uma nova ou uma estrela comum. Os telescópios são normalmente projetados para serem mais eficazes em raios-X mais difíceis, onde a absorção é menos importante, e essa é exatamente a razão pela qual eles perderiam um evento como esse!” conclui Victor Doroshenko.
Cadáveres estelares se assemelham a pedras preciosas
Por outro lado, se você encolhesse uma maçã para o tamanho de uma cabeça de alfinete, essa minúscula partícula reteria o peso comparativamente grande da maçã. “Uma colher de chá de matéria do interior de uma anã branca tem facilmente a mesma massa de um caminhão grande”, continua Jörn Wilms. Como essas estrelas queimadas são compostas principalmente de oxigênio e carbono, podemos compará-las a diamantes gigantescos que são do mesmo tamanho da Terra flutuando no espaço. Esses objetos na forma de pedras preciosas são tão quentes que brilham em branco. No entanto, a radiação é tão fraca que é difícil de detectar da Terra.
A menos que a anã branca seja acompanhada por uma estrela que ainda está queimando, ou seja, e quando a enorme atração gravitacional da anã branca extrai hidrogênio da concha da estrela que a acompanha. “Com o tempo, esse hidrogênio pode se acumular para formar uma camada de apenas alguns metros de espessura na superfície da anã branca”, explica o astrofísico da FAU Jörn Wilms. Nesta camada, a enorme força gravitacional gera uma enorme pressão que é tão grande que faz com que a estrela reacenda. Em uma reação em cadeia, logo ocorre uma enorme explosão durante a qual a camada de hidrogênio é expelida. A radiação de raios X de uma explosão como essa é o que atingiu os detectores da eROSITA em 7 de julho de 2020, produzindo uma imagem superexposta.
“A origem física da emissão de raios-X provenientes de atmosferas anãs brancas é relativamente bem compreendida, e podemos modelar seus espectros a partir dos primeiros princípios e em detalhes requintados. A comparação de modelos com observações permite aprender propriedades básicas desses objetos, como peso, tamanho ou composição química”, explica o Dr. Valery Suleimanov da Universidade de Tübingen. “O problema neste caso em particular foi, no entanto, que, após 30 anos sem fótons, de repente tivemos muitos, o que distorceu a resposta espectral do eROSITA, que foi projetado para detectar milhões de objetos muito fracos em vez de um, mas muito brilhante” acrescenta Victor Doroshenko.
“Usando os cálculos do modelo, originalmente elaborados ao apoiar o desenvolvimento do instrumento de raios-X, fomos capazes de analisar a imagem superexposta com mais detalhes durante um processo complexo para obter uma visão dos bastidores de uma explosão de uma anã branca , ou nova”, explica Jörn Wilms.
De acordo com os resultados, a anã branca tem em torno da massa do nosso Sol e, portanto, é relativamente grande. A explosão gerou uma bola de fogo com uma temperatura de cerca de 327.000 graus, tornando-a cerca de sessenta vezes mais quente que o Sol. “Esses parâmetros foram obtidos combinando modelos de radiação de raios-X com os modelos de radiação emitida por anãs brancas muito quentes criadas em Tübingen por Valery Suleimanov e Victor Doroshenko, e análise muito profunda da resposta do instrumento em um regime muito fora das especificações realizadas em FAU e MPE. Acho que ilustra muito bem a importância da colaboração na ciência moderna e a ampla gama de conhecimentos dentro do consórcio alemão eROSITA”, acrescenta o Prof. Dr. Klaus Werner da Universidade de Tübingen.
Como essas novas ficam sem combustível muito rapidamente, elas esfriam rapidamente e a radiação de raios X se torna mais fraca até se tornar luz visível, que atingiu a Terra meio dia após a detecção da eROSITA e foi observada por telescópios ópticos. “Uma estrela aparentemente brilhante apareceu, que era na verdade a luz visível da explosão, e tão brilhante que podia ser vista no céu noturno a olho nu”, explica Ole König. Aparentemente “novas estrelas” como esta foram observadas no passado e foram nomeadas “nova stella”, ou “nova estrela” por causa de sua aparição inesperada. Como essas novas só são visíveis após o flash de raios-X, é muito difícil prever esses surtos e é principalmente devido ao acaso quando atingem os detectores de raios-X. “Tivemos muita sorte”, diz Ole König.
Outras informações:
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04635-y
Baseado em um comunicado de imprensa da FAU
Contato:
Prof. Dr. Klaus Werner
Universidade de Tübingen
Instituto de Astronomia e Astrofísica
werner @astro.uni-tuebingen.de
Fonte: Universitat Tuebingen / publicação 11-05-2022
https://uni-tuebingen.de/en/university/news-and-publications/press-releases/press-releases/article/explosion-on-a-white-dwarf-observed/
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e
Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou
do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de
Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro:
“Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira
(SAB), como astrônomo amador.
Participa também
do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e
Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a
Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF),
e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S
Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
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