Astrônomos que usam os telescópios Gemini North e Keck II examinaram dentro de um violento sistema estelar binário para descobrir que uma das estrelas em interação perdeu tanta massa para seu parceiro que regressou a um corpo estranho e inerte, semelhante a nenhum tipo de estrela conhecido.
Incapaz de sustentar a fusão nuclear em seu núcleo e condenada a orbitar com seu parceiro muito mais enérgico da anã branca por milhões de anos, a estrela morta é essencialmente um novo tipo indeterminado de objeto estelar.
"Como a linha clássica sobre o parceiro prejudicado em um relacionamento romântico, a estrela menor doadora deu e deu e deu um pouco mais até que não restasse mais nada", diz Steve B. Howell, astrônomo de Wisconsin-Indiana-Yale -NOAO (WIYN) e o Observatório Nacional de Astronomia Óptica, Tucson, AZ. “Agora a estrela doadora chegou a um beco sem saída - é muito grande para ser considerada um super planeta, sua composição não corresponde às anãs marrons conhecidas e é muito baixa em massa para ser uma estrela. Não existe uma categoria verdadeira para um objeto nesse limbo ".
O sistema binário, conhecido como EF Eridanus (abreviado EF Eri), está localizado a 300 anos-luz da Terra na constelação Eridanus. A EF Eri consiste em uma fraca estrela anã branca com cerca de 60% da massa do Sol e o objeto doador de tipo desconhecido, que possui uma massa estimada em apenas 1/20 da massa solar.
Howell e Thomas E. Harrison, da Universidade Estadual do Novo México, fizeram medições por infravermelho de alta precisão do sistema estelar binário, usando as capacidades espectrográficas do Near Infrared Imager (NIRI) no telescópio Gemini North e o NIRSPEC no Keck II, ambos em Mauna Kea em dezembro 2002 e setembro de 2003, respectivamente. Observações de apoio foram feitas com o telescópio de 2,1 metros no Observatório Nacional Kitt Peak, perto de Tucson, em setembro de 2002.
EF Eri é um tipo de sistema estelar binário conhecido como variáveis cataclísmicas magnéticas. Essa classe de sistemas pode produzir muito mais desses objetos "mortos" do que os cientistas imaginam, diz Harrison, co-autor de um artigo sobre a descoberta a ser publicada na edição de 20 de outubro do Astrophysical Journal. “Esses tipos de sistemas geralmente não são contabilizados dentro dos números habituais do censo dos sistemas estelares em uma galáxia típica”, diz Harrison. "Eles certamente devem ser considerados com mais cuidado."
A anã branca em EF Eri é um remanescente comprimido e queimado de uma estrela do tipo solar que agora tem aproximadamente o mesmo diâmetro que a Terra, embora ainda emita quantidades abundantes de luz visível. Howell e Harrison observaram EF Eri no infravermelho porque a luz infravermelha do par é naturalmente dominada pelo calor e pelas emissões de comprimento de onda mais longas do objeto secundário.
O trabalho científico do detetive para deduzir os componentes desse sistema binário foi bastante complicado pela radiação do ciclotrão emitida como elétrons livres espiralando pelas poderosas linhas de campo magnético da anã branca. O campo magnético da anã branca é cerca de 14 milhões de vezes mais poderoso que o do sol. A radiação ciclotron resultante é emitida principalmente na parte infravermelha do espectro.
“Em nossa espectroscopia inicial da EF Eri, observamos que algumas partes da luz infravermelha contínua se tornaram cerca de 2-3 vezes mais brilhantes por um período de tempo e depois desapareceram. Esse brilho repetia todas as órbitas e, portanto, tinha que ter uma origem no binário ”, explica Howell. “Primeiro pensamos que a mudança de brilho resultava da diferença entre um lado aquecido e um lado mais frio do objeto doador, mas outras observações com Gemini e Keck apontaram para a radiação do ciclotrão. "Vemos" esse componente infravermelho adicional nas fases que ocorrem quando a radiação é direcionada em nossa direção, e não o vemos quando os raios apontam para outras direções ".
O período orbital de 81 minutos dos dois objetos foi provavelmente quatro ou cinco horas quando o processo de transferência em massa começou cerca de cinco bilhões de anos atrás. Originalmente, o objeto secundário também pode ter tamanho semelhante ao Sol, com talvez 50 a 100% de uma massa solar.
"Quando esse processo interativo de transferência de massa da estrela secundária para a anã branca começa, e por que parou, ambos permanecem desconhecidos para nós", diz Howell. Durante esse processo, explosões repetidas e explosões de novas eram muito prováveis. A física do processo também fez com que os dois objetos se aproximassem um do outro. Hoje, os dois objetos orbitam um ao outro na mesma distância que a distância da Terra à Lua. O objeto doador regrediu para um corpo com um diâmetro aproximadamente igual ao planeta Júpiter.
O poder de observação combinado dos telescópios Gemini de 8 metros e Keck de 10 metros e seus grandes espelhos principais, essenciais para esta pesquisa, diz Howell, deixa claro que nem as características espectrais do doador nem sua composição correspondem a qualquer tipo conhecido de anã marrom ou planeta.
A Universidade Derek Homeier da Geórgia criou uma série de modelos de computador que tentam replicar as condições na EF Eri, mas mesmo os melhores deles não combinam perfeitamente.
A forma dos espectros indica um objeto muito legal (cerca de 1.700 graus Kelvin, equivalente a uma anã marrom legal), mas eles não têm a mesma forma detalhada ou os principais recursos dos espectros da anã marrom. As estrelas normais mais frias (estrelas do tipo M de massa muito baixa) são cerca de 2.500 graus K e Júpiter é 124 graus K. Os exoplanetas próximos de "Júpiter quente" detectados indiretamente por outros astrônomos usando seu efeito gravitacional em suas estrelas-mãe são estimados 1.000-1.600 graus K.
Há uma pequena chance de o sistema EF Eri consistir originalmente no progenitor da estrela anã branca atual e em algum tipo de "super planeta" que sobreviveu à evolução da anã branca, resultando no sistema observado agora, mas isso é considerado improvável.
"Existem cerca de 15 outros sistemas binários conhecidos por aí que podem ser semelhantes ao EF Eri, mas nenhum foi estudado o suficiente para saber", diz Howell. "Estamos trabalhando em alguns deles agora e tentando melhorar nossos modelos para combinar melhor com os espectros de infravermelho".
Os co-autores deste artigo sobre EF Eri são Paula Szkody, da Universidade de Washington, em Seattle, e Joni Johnson e Heather Osborne, do Estado do Novo México.
O telescópio de 3,5 metros da WIYN está localizado no Observatório Nacional de Kitt Peak, 55 milhas a sudoeste de Tucson, AZ. O Observatório Nacional de Kitt Peak faz parte do Observatório Nacional de Astronomia Óptica, que é operado pela Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia (AURA), Inc., sob um acordo de cooperação com a National Science Foundation (NSF).
As agências nacionais de pesquisa que formam a parceria do Observatório Gemini incluem: a Fundação Nacional de Ciências dos EUA (NSF), o Conselho de Pesquisa em Física e Astronomia de Partículas do Reino Unido (PPARC), o Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá (NRC), a Comissão Nacional de Investigação do Chile. Científica e Tecnológica (CONICYT), Conselho Australiano de Pesquisa (ARC), Conselho Nacional de Investigações Científicas e Técnicas da Argentina (CONICET) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico ( CNPq). O Observatório é administrado pela AURA sob um acordo de cooperação com a NSF.
O W.M. O Observatório Keck é operado pela Associação da Califórnia para Pesquisa em Astronomia (CARA), uma parceria científica do Instituto de Tecnologia da Califórnia, da Universidade da Califórnia e da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço.
Fonte original: Gemini News Release
