Os astrofísicos descobriram uma estrela de duas faces – esta é uma anã branca com uma estrutura química incomum

Os cientistas descobriram uma anã branca incomum – ela tem duas “faces” diferentes. Um lado de uma estrela é hidrogênio e o outro lado é hélio. Este objeto único foi nomeado “Janus” (Janus) em homenagem ao antigo deus romano com duas faces voltadas para o passado e o futuro ao mesmo tempo. A nova descoberta questiona as ideias dos astrofísicos sobre a estrutura das estrelas e abre novos horizontes para a pesquisa astronômica.

Fonte da imagem: K. Miller/Caltech/IPAC

As anãs brancas são, na verdade, os núcleos carbonizados de estrelas mortas. Uma das primeiras anãs brancas descobertas foi 40 Eridani B (40 Eridani B), cuja densidade excedeu a densidade do Sol em 25.000 vezes, enquanto seu tamanho era comparável ao tamanho da Terra. Essa observação parecia impossível para os astrônomos. A segunda anã branca descoberta, Sirius B (Sirius B), revelou-se ainda mais densa – cerca de 200.000 vezes mais densa que a Terra.

Essa densidade extrema se deve a um mecanismo incomum que faz com que a pressão interna da estrela resista à força da gravidade. Nas estrelas comuns, a energia é liberada devido à fusão nuclear, mas nas anãs brancas esse processo já foi interrompido. Como resultado, a gravidade comprime toda a massa da estrela com tanta força que os elétrons dela se aproximam, formando matéria com degeneração de elétrons. Isso se deve à mecânica quântica, especificamente ao princípio de exclusão de Pauli, que afirma que cada elétron em um átomo deve ter um conjunto único de números quânticos. Em condições de extrema densidade, como nas anãs brancas, todos os estados possíveis de elétrons são preenchidos, criando uma força que resiste a uma maior compressão da estrela.

Quanto maior a massa de uma anã branca, menor seu tamanho, pois ela precisa criar pressão interna suficiente para suportar toda essa massa. E como a gravidade da superfície da estrela é 100.000 vezes maior que a da Terra, os átomos mais pesados ​​em sua atmosfera afundam, deixando átomos mais leves na superfície. Portanto, a atmosfera das anãs brancas geralmente consiste em hidrogênio puro ou hélio puro.

É por isso que a última descoberta de anãs brancas é tão interessante. A astrônoma Ilaria Caiazzo do Instituto de Tecnologia da Califórnia (CIT) avistou pela primeira vez Janus (designação oficial ZTF J203349.8+322901.1) usando o Zwicky Transient Facility (ZTF) para procurar anãs brancas altamente magnetizadas. A ZTF realiza pesquisas robóticas do céu noturno, procurando objetos que piscam ou mudam de brilho: supernovas, estrelas sendo engolidas por buracos negros, bem como asteróides e cometas.

Observações adicionais com o instrumento CHIMERA e o Grande Telescópio de Canaria mostraram que Janus gira em torno de seu eixo aproximadamente a cada 15 minutos. Mas foram os dados obtidos no Observatório Keck, no Havaí, que revelaram o espectro incomum da estrela, ou seja, sua impressão química característica: um lado é hidrogênio, o outro é hélio. Caiazzo e seus co-autores acreditam que poderia ser uma anã branca capturada em uma rara transição de uma superfície de hidrogênio para hélio.

No entanto, isso não explica por que um lado do anão passa para o outro mais rápido do que na direção oposta. Atualmente, os astrônomos têm duas hipóteses para explicar esse estranho fenômeno, ambas relacionadas a campos magnéticos. Um deles sugere que o campo magnético de Janus pode ser assimétrico. “Campos magnéticos podem interferir na mistura de materiais. Portanto, se o campo magnético for mais forte de um lado, haverá menos mistura naquele lado e, portanto, mais hidrogênio”, diz Caiazzo. Talvez o lado do hélio de Janus pareça tão borbulhante porque a convecção removeu uma fina camada de hidrogênio da superfície, expondo o hélio por baixo.