Os investigadores descobriram porque é que algumas estrelas anãs brancas param de arrefecer, desafiando conhecimentos anteriores e afetando a forma como os astrónomos determinam a idade das estrelas. Esta descoberta, decorrente do comportamento dos cristais sólidos dentro das estrelas, leva a uma reavaliação da avaliação da idade estelar e das teorias de formação de galáxias. Crédito: SciTechDaily.com
Nova pesquisa revela que anã branca as estrelas param de esfriar devido aos cristais flutuantes em seu interior, oferecendo informações sobre os processos de envelhecimento estelar.
Em artigo publicado em 6 de março em Natureza, bolsistas do Instituto de Estudos Avançados; a Universidade de Victoria, Canadá; e a Universidade de Warwickno Reino Unido, propuseram uma nova teoria que explica porque é que uma população intrigante de estrelas anãs brancas parou de arrefecer durante dez mil milhões de anos.
Abra qualquer livro de astronomia na seção sobre estrelas anãs brancas e você provavelmente aprenderá que elas são “estrelas mortas” que esfriam continuamente com o tempo. O arrefecimento ocorre porque as anãs brancas esgotaram a sua fonte de calor nuclear. Na imagem clássica, isso causa a densidade plasma no interior de uma anã branca congelar, fazendo com que a estrela se solidifique de dentro para fora.
Repensando a física das estrelas anãs brancas
No entanto, uma análise dos dados do Agência Espacial Europeiade Gaia satélite, publicado em 2019 por Sihao Cheng, Martin A. e Helen Chooljian Membro da Escola de Ciências Naturais do Instituto, contradiz esta imagem padrão. Mostrou que algumas anãs brancas permanecem quentes durante muitos milhares de milhões de anos (uma grande parte da idade do Universo). Esta descoberta confundiu os teóricos, mas o novo artigo publicado hoje pode fornecer uma explicação convincente.
“Para que estas anãs brancas parem de arrefecer, devem de alguma forma produzir energia adicional”, diz Cheng, que também contribuiu para o estudo. Natureza papel. “Embora inicialmente não tivéssemos certeza sobre como seria esse processo, agora temos uma compreensão mais clara de como ele ocorre.”
Este entendimento foi desenvolvido através de uma colaboração entre Cheng, Antoine Bédard, da Universidade de Warwick, e Simon Blouin, da Universidade de Victoria.
Representação da estrela anã branca V391 Peg. Crédito: Chris Laurel, Celestia
Eles propõem que 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, começam a flutuar em direção à superfície. À medida que os cristais flutuam para cima, eles deslocam o líquido mais pesado para baixo. O transporte de material mais denso 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.
“Um aspecto fascinante desta descoberta é que a física envolvida é semelhante a algo que observamos na vida quotidiana: os cristais congelados dentro da estrela anã branca flutuam em vez de afundarem. Poderíamos comparar o seu comportamento ao de cubos de gelo flutuando na água”, diz Cheng.
Por que isto acontece em algumas anãs brancas e não em outras é incerto, mas os autores pensam que 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,” diz Blouin.
Implicações da descoberta
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. Compreender melhor as idades e outros aspectos das estrelas anãs brancas ajudará os cientistas a reconstruir a formação da nossa galáxia.
“Nosso trabalho exigirá atualizações nos livros didáticos de astronomia”, acrescenta Cheng. “Esperamos que isso também leve os astrónomos a reavaliar os métodos utilizados para calcular a idade das populações estelares.”
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
A pesquisa é apoiada pelo Conselho Nacional de Pesquisa em Ciências e Engenharia do Canadá (NSERC), pelo programa Banting Postdoctoral Fellowship, pelo Conselho Europeu de Pesquisa, pelo Instituto Canadense de Astrofísica Teórica (CITA) e pelo Fundo do Instituto de Estudos Avançados para Ciências Naturais.
