Quando as estrelas esgotam o seu combustível de hidrogénio no final da sua fase de sequência principal, elas sofrem colapso do núcleo e libertam as suas camadas exteriores numa supernova. Enquanto estrelas particularmente massivas entrarão em colapso e se tornarão buracos negros, estrelas comparáveis ao nosso Sol tornar-se-ão remanescentes estelares conhecidos como “anãs brancas”. Estas “estrelas mortas” são extremamente compactas e densas, tendo massa comparável a uma estrela, mas concentradas num volume aproximadamente do tamanho de um planeta. Apesar de prevalecer na nossa galáxia, a composição química destes remanescentes estelares tem intrigado os astrónomos durante anos.
Por exemplo, as anãs brancas consomem objetos próximos, como cometas e planetesimais, fazendo com que fiquem “poluídos” por vestígios de metais e outros elementos. Embora este processo ainda não seja bem compreendido, pode ser a chave para desvendar o conteúdo metálico e a composição (também conhecida como metalicidade) das estrelas anãs brancas, levando potencialmente a descobertas sobre a sua dinâmica. Num artigo recente, uma equipa da Universidade do Colorado em Boulder teorizou que a razão pela qual as estrelas anãs brancas consomem planetesimais vizinhos poderia ter a ver com a sua formação.
A equipe de pesquisa foi composta por Tatsuya Akiba, um Ph.D. candidato na UC Boulder com o Instituto Conjunto de Astrofísica Laboratorial (JILA) na UC Boulder. Ele foi acompanhado por Selah McIntyre, estudante de graduação do Departamento de Química, e Ann-Marie Madigan, bolsista da JILA e professora do Departamento de Ciências Astrofísicas e Planetárias. Sua pesquisa foi relatada em um artigo intitulado “Ruptura de maré de planetesimais de um disco de detritos excêntrico após um chute natalino de uma anã branca”, que apareceu recentemente em O Jornal Astrofísico.
Apesar da sua prevalência na nossa galáxia, a composição química das anãs brancas tem intrigado os astrónomos durante anos. A presença de elementos metálicos pesados como silício, magnésio e cálcio nas superfícies de muitos destes remanescentes estelares desafia o que os astrónomos consideram comportamento estelar convencional. “Sabemos que se estes metais pesados estiverem presentes na superfície da anã branca, a anã branca é suficientemente densa para que estes metais pesados devam afundar muito rapidamente em direção ao núcleo”, disse Akiba num recente estudo JILA. Comunicado de imprensa. “Portanto, você não deve ver nenhum metal na superfície de uma anã branca, a menos que a anã branca esteja comendo alguma coisa ativamente.”
O grupo de pesquisa de Madigan na JILA concentra-se na dinâmica gravitacional das anãs brancas e como estas afetam o material circundante. Para o seu estudo, a equipe criou modelos de computador que simulavam uma anã branca experimentando um fenômeno raro que ocorre durante sua formação. Isto consistiu numa perda assimétrica de massa causada por um “chute natal” que alterou o seu movimento e a dinâmica do material circundante. Como explicou o professor Madigan:
“As simulações nos ajudam a compreender a dinâmica de diferentes objetos astrofísicos. Então, nesta simulação, lançamos um monte de asteroides e cometas ao redor da anã branca, que é significativamente maior, e vemos como a simulação evolui e quais desses asteroides e cometas a anã branca come. Outros estudos sugeriram que os asteróides e cometas, os pequenos corpos, podem não ser a única fonte de poluição metálica na superfície da anã branca. Então, as anãs brancas podem comer algo maior, como um planeta.”
Em 80% dos seus testes, a equipa observou que as órbitas dos cometas e planetesimais dentro de 30 a 240 UA (a distância entre o Sol e Neptuno e bem dentro da Cintura de Kuiper) da estrela tornaram-se alongadas e alinhadas. Eles também descobriram que em cerca de 40% das suas simulações, os planetesimais consumidos vieram de órbitas retrógradas. Por último, ampliaram as suas simulações para 100 milhões de anos após a formação e descobriram que estes planetesimais ainda tinham órbitas alongadas e moviam-se como uma unidade coerente.
Estas novas descobertas também lançam luz sobre a origem, a química e a evolução futura das estrelas, incluindo o nosso Sistema Solar. Em cerca de 5 mil milhões de anos, o nosso Sol sairá da sua fase de sequência principal e crescerá para se tornar uma Gigante Vermelha. Aproximadamente 2 mil milhões de anos mais tarde, irá explodir as suas camadas exteriores numa supernova, deixando para trás um remanescente de anã branca. Olhando para o futuro, os investigadores esperam levar as suas simulações a escalas maiores para examinar como as anãs brancas interagem com planetas maiores. Estas simulações podem revelar o que acontecerá aos planetas exteriores do nosso Sistema Solar quando o nosso Sol estiver na sua fase “morta”. Disse Madigan:
“Isso é algo que considero único em nossa teoria: podemos explicar por que os eventos de acréscimo são tão duradouros. Embora outros mecanismos possam explicar um evento de acreção original, as nossas simulações com o pontapé mostram porque é que ele ainda acontece centenas de milhões de anos depois. A grande maioria dos planetas do universo acabará orbitando uma anã branca. Pode ser que 50% destes sistemas sejam comidos pelas suas estrelas, incluindo o nosso próprio sistema solar. Agora, temos um mecanismo para explicar por que isso aconteceria.”
