Uma nova investigação esclareceu a razão pela qual algumas anãs brancas interrompem o seu arrefecimento, revelando que a formação de cristais dentro destas estrelas pode perturbar a sua evolução térmica. Esta descoberta altera a compreensão dos processos de envelhecimento estelar e impacta a forma como os astrónomos determinam a idade das estrelas. Crédito: SciTechDaily.com
Os cientistas descobriram que algumas anãs brancas param de resfriar devido à formação de cristais internos, desafiando as teorias existentes sobre o envelhecimento das estrelas e afetando os métodos de estimativa da idade estelar.
Os cientistas revelaram porque é que algumas anãs brancas param misteriosamente de arrefecer – mudando ideias sobre a idade real das estrelas e o que acontece com elas quando morrem.
Acredita-se universalmente que as estrelas anãs brancas são “estrelas mortas” que esfriam continuamente ao longo do tempo. No entanto, em 2019, os dados do Agência Espacial Europeia(ESA) Gaia satélite descobriu uma população de anã branca estrelas que pararam de esfriar há mais de oito bilhões de anos. Isto sugeriu que algumas anãs brancas podem gerar energia extra significativa, em desacordo com a clássica imagem de “estrela morta”, e os astrónomos inicialmente não tinham a certeza de como isso poderia acontecer.
Descoberta inovadora em física estelar
Nova pesquisa publicada em Naturezaliderado pelo Dr. Antoine Bédard do Universidade de Warwick e o Dr. Simon Blouin, da Universidade de Victoria (Canadá), revela o mecanismo por trás desta observação desconcertante.
Mais de 97% das estrelas do via Láctea eventualmente se tornarão anãs brancas. Os cientistas há muito consideram que estas estrelas estão no fim das suas vidas. Tendo esgotado sua fonte de energia nuclear, eles param de produzir calor e esfriam até que o denso plasma em seu interior congela em estado sólido e a estrela se solidifica de dentro para fora. Este processo de resfriamento pode levar bilhões de anos.
De acordo com a nova pesquisa, em algumas anãs brancas, o plasma denso no interior não congela simplesmente de dentro para fora. Em vez disso, os cristais sólidos formados após o congelamento são menos densos que o líquido e, portanto, querem flutuar. À medida que os cristais flutuam para cima, eles deslocam o líquido mais pesado para baixo. O transporte de material mais pesado em direção ao centro da estrela liberta energia gravitacional, e esta energia é suficiente para interromper o processo de arrefecimento da estrela durante milhares de milhões de anos.
Crédito: Universidade de Warwick
Antione Bédard, pesquisador da Universidade de Warwick, disse: “Esta explicação corresponde a todas as propriedades observacionais da população incomum de anãs brancas. Esta é a primeira vez que este mecanismo de transporte foi observado em qualquer tipo de estrela, o que é emocionante: não é todos os dias que descobrimos um fenómeno astrofísico totalmente novo!”
Os pesquisadores têm uma hipótese sobre por que isso acontece em algumas estrelas, mas não em outras. Simon Blouin, bolsista nacional do Instituto Canadense de Astrofísica Teórica da Universidade de Victoria, explicou: “A diferença é provavelmente devido à composição da estrela. Algumas estrelas anãs brancas são formadas pela fusão de duas estrelas diferentes. Quando estas estrelas colidem para formar a anã branca, a composição da estrela muda de uma forma que pode permitir a formação de cristais flutuantes.”
Implicações para a avaliação da idade estelar
Esta nova descoberta não só exigirá que os livros de astronomia sejam revistos, mas também que os astrónomos revisitem o processo que utilizam para determinar a idade das populações estelares. Atualmente, as anãs brancas são rotineiramente usadas como indicadores de idade: quanto mais fria for uma anã branca, mais velha ela será. No entanto, devido ao atraso extra no arrefecimento encontrado em algumas anãs brancas, algumas estrelas com uma determinada temperatura podem ser milhares de milhões de anos mais velhas do que se pensava anteriormente.
Bédard acrescentou: “O mecanismo de transporte que descobrimos significa que algumas anãs brancas brilham tanto como estrelas “normais” durante milhares de milhões de anos. Isto complica a datação por idade e a nossa utilização de anãs brancas para reconstruir a formação da nossa Galáxia.”
Referência: “Cristais flutuantes interrompem o resfriamento de estrelas anãs brancas” por Antoine Bédard, Simon Blouin e Sihao Cheng, 6 de março de 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07102-y
Esta pesquisa foi apoiada pelo Conselho Nacional de Pesquisa em Ciências e Engenharia do Canadá (NSERC), pelo programa Banting Postdoctoral Fellowship, pelo Conselho Europeu de Pesquisa e pelo Instituto Canadense de Astrofísica Teórica (CITA).
O terceiro autor do estudo, Dr. Sihao Cheng, é membro de pós-doutorado no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, Nova Jersey, EUA.
