Usando um catálogo de 26.041 anãs brancas observadas pelo Sloan Digital Sky Survey, os astrónomos confirmaram um efeito há muito previsto nestas antigas estrelas ultradensas.
Arte conceitual de duas anãs brancas com a mesma massa, mas temperaturas diferentes; a estrela mais quente (esquerda) é ligeiramente mais inchada, enquanto a estrela mais fria (direita) é mais compacta. Crédito da imagem: Roberto Molar Candanosa/Universidade Johns Hopkins.
Estrelas que não têm massa suficiente para se transformarem em estrelas de neutrões ou buracos negros no final da sua evolução estelar expelem as suas camadas exteriores, deixando para trás os seus núcleos como remanescentes compactos conhecidos como anãs brancas.
Todas as estrelas que têm massas iniciais variando de 0,07 a 8 massas solares, o que representa cerca de 97% de todas as estrelas, terminam suas vidas como anãs brancas.
“As anãs brancas são uma das estrelas mais bem caracterizadas com as quais podemos trabalhar para testar essas teorias subjacentes da física comum, na esperança de que talvez possamos encontrar algo estranho apontando para uma nova física fundamental”, disse a Dra. Nicole Crumpler. , astrofísico da Universidade Johns Hopkins.
“Se você quiser procurar matéria escura, gravidade quântica ou outras coisas exóticas, é melhor entender a física normal.”
“Caso contrário, algo que parece novo pode ser apenas uma nova manifestação de um efeito que já conhecemos.”
A nova investigação baseou-se em medições de como essas condições extremas influenciaram as ondas de luz emitidas pelas anãs brancas.
A luz que se afasta de tais objetos massivos perde energia no processo de escapar da sua gravidade, tornando-se gradualmente mais vermelha.
Este efeito de desvio para o vermelho estica as ondas de luz como borracha de uma forma que os telescópios podem medir.
Resulta da deformação do espaço-tempo causada pela gravidade extrema, conforme previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein.
Ao calcular a média das medições dos movimentos das anãs brancas em relação à Terra e agrupá-las de acordo com a sua gravidade e tamanho, os astrónomos isolaram o desvio para o vermelho gravitacional para medir como as temperaturas mais elevadas influenciam o volume das suas camadas gasosas exteriores.
A pesquisa de 2020 da equipe com 3.000 anãs brancas confirmou que as estrelas encolhem à medida que ganham massa devido à pressão de degeneração de elétrons, um processo mecânico quântico que mantém seus núcleos densos estáveis ao longo de bilhões de anos sem a necessidade de fusão nuclear, que normalmente sustenta nosso Sol e outros. tipos de estrelas.
“Até agora, não tínhamos dados suficientes para confirmar com segurança o efeito mais sutil – mas importante – das temperaturas mais altas na relação massa-tamanho”, disse o Dr.
“A próxima fronteira poderia ser a detecção de diferenças extremamente sutis na composição química dos núcleos das anãs brancas de diferentes massas”, disse a Dra. Nadia Zakamska, astrofísica da Universidade Johns Hopkins.
“Não compreendemos completamente a massa máxima que uma estrela pode ter para formar uma anã branca, em oposição a uma estrela de neutrões ou a um buraco negro.”
“Estas medições de precisão cada vez mais elevada podem ajudar-nos a testar e refinar teorias sobre este e outros processos pouco compreendidos na evolução estelar massiva.”
“As observações também podem ajudar nas tentativas de detectar sinais de matéria escura, como áxions ou outras partículas hipotéticas”, disse o Dr.
“Ao fornecer uma imagem mais detalhada das estruturas das anãs brancas, poderíamos usar estes dados para descobrir o sinal de um modelo específico de matéria escura que resulta num padrão de interferência na nossa Galáxia.”
“Se duas anãs brancas estivessem na mesma área de interferência de matéria escura, então a matéria escura mudaria a estrutura destas estrelas da mesma maneira.”
Embora a matéria escura tenha gravidade, ela não emite luz ou energia que os telescópios possam ver.
Os cientistas sabem que constitui a maior parte da matéria no espaço porque a sua gravidade afeta estrelas, galáxias e outros objetos cósmicos de forma semelhante à forma como o Sol afeta a órbita do nosso planeta.
“Batemos a cabeça contra a parede tentando descobrir o que é a matéria escura, mas eu diria que não temos nada”, disse Crumpler.
“Sabemos muito sobre o que a matéria escura não é e temos restrições sobre o que ela pode ou não fazer, mas ainda não sabemos o que é.”
“É por isso que compreender objetos astrofísicos mais simples, como estrelas anãs brancas, é tão importante, porque eles dão esperança de descobrir o que pode ser a matéria escura.”
O estudar aparece no Jornal Astrofísico.
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Nicole R. Crumpler e outros. 2024. Detecção da dependência da temperatura da relação massa-raio da anã branca com desvios para o vermelho gravitacionais. ApJ 977, 237; dois: 10.3847/1538-4357/ad8ddc
