Anãs brancas ainda podem sofrer atividade termonuclear estável

Para investigar a física que apóia a evolução das anãs brancas, os astrônomos compararam as anãs brancas frias em dois aglomerados de estrelas massivas: aglomerados globulares M3 e M13. Esses dois grupos compartilham muitas propriedades físicas, como idade e mineralização, mas os grupos de estrelas que eventualmente darão origem às anãs brancas são diferentes. Juntos, isso torna M3 e M13 um laboratório natural ideal para testar o quão frios são os diferentes grupos de anãs brancas. Crédito: ESA / Hubble & NASA, G. Piotto et al.

As estrelas moribundas podem fazer com que pareçam mais jovens? Novo guia de NASA/ Isso é incrível telescópio espacial Hubble Ele ressalta que as anãs brancas podem continuar a queimar hidrogênio nos estágios finais de suas vidas, fazendo com que pareçam mais jovens do que realmente são. Esta descoberta pode ter consequências sobre como os astrônomos medem a idade dos aglomerados de estrelas.

A visão predominante das anãs brancas como estrelas inertes e de resfriamento lento foi contestada por observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA. Um grupo internacional de astrônomos descobriu a primeira evidência de que as anãs brancas podem retardar o envelhecimento ao queimar hidrogênio em sua superfície.

“Encontramos a primeira evidência observacional de que as anãs brancas ainda podem sofrer atividade termonuclear estável”, explicou Jianxing Chen da Alma Mater Studiorum Universita di Bologna e do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, que liderou a pesquisa. “Foi uma grande surpresa, porque vai contra o que é comum”.

As anãs brancas são estrelas lentamente frias que mudam suas camadas externas durante os últimos estágios de suas vidas. Eles são coisas comuns no universo. Aproximadamente 98% de todas as estrelas do universo acabarão por se tornar anãs brancas, incluindo o nosso sol.[1] O estudo desses estágios de resfriamento ajuda os astrônomos a entender não apenas as anãs brancas, mas também seus estágios iniciais.

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Para investigar a física subjacente anã branca Evolução, os astrônomos compararam anãs brancas frias em dois aglomerados de estrelas massivas: aglomerados globulares M3 e M13.[2] Esses dois grupos compartilham muitas propriedades físicas, como idade e mineralização[3] Mas as constelações de estrelas que eventualmente darão origem a diferentes anãs brancas. Em particular, a cor geral das estrelas na fase de evolução conhecida como ramo horizontal é mais azulada em M13, indicando a presença de um grupo de estrelas mais quentes. Juntos, isso torna M3 e M13 um laboratório natural ideal para testar o quão frios são os diferentes grupos de anãs brancas.

Largura de campo ampla para M13

Esta imagem mostra uma visão em grande escala do M13. Crédito da imagem: ESA / Hubble, Digitized Sky Survey 2. Agradecimentos: D. De Martin

“A notável qualidade de nossas observações do Hubble nos deu uma visão completa dos aglomerados de estrelas dos dois grupos globulares”, continuou Chen. “Isso nos permitiu comparar como as estrelas se desenvolvem em M3 e M13.”

Usando a Wide Field Camera 3 do Hubble, a equipe observou M3 e M13 em comprimentos de onda próximos ao ultravioleta, permitindo-lhes comparar mais de 700 anãs brancas nos dois grupos. Eles descobriram que a M3 contém anãs brancas padrão que simplesmente resfriam núcleos estelares. Por outro lado, M13 tem dois conjuntos de anãs brancas: anãs brancas padrão e aquelas que conseguiram aderir a uma camada externa de hidrogênio, permitindo que queimassem por mais tempo e, assim, esfriassem lentamente.

Comparando seus resultados com simulações de computador da evolução estelar em M13, os pesquisadores conseguiram mostrar que quase 70% das anãs brancas de M13 queimam hidrogênio em suas superfícies, diminuindo a taxa de resfriamento.

Largura de campo ampla para M3

Esta foto mostra uma visão ampla do M3. Crédito da imagem: ESA / Hubble, Digitized Sky Survey 2. Agradecimentos: D. De Martin

Esta descoberta pode ter consequências sobre como os astrônomos medem a idade das estrelas do mundo via Láctea. A evolução das anãs brancas foi modelada anteriormente como um processo de resfriamento previsível. Essa relação relativamente direta entre idade e temperatura levou os astrônomos a usar a taxa de resfriamento da anã branca como um relógio natural para determinar as idades dos aglomerados estelares, especialmente aglomerados globulares e abertos. No entanto, a queima de hidrogênio para as anãs brancas pode fazer com que essas estimativas de idade sejam imprecisas em até um bilhão de anos.

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“Nossa descoberta desafia a definição de anãs brancas quando olhamos para uma nova perspectiva sobre como as estrelas envelhecem”, acrescentou Francesco Ferraro, da Alma Mater Studiorum Universita di Bologna e do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, que coordenou o estudo. “Estamos agora estudando outros aglomerados semelhantes ao M13 para restringir as condições que levam as estrelas a manter o fino envelope de hidrogênio que lhes permite envelhecer lentamente.”

Notas

  1. O Sol tem apenas 4,6 bilhões de anos durante sua vida de 10 bilhões de anos. Uma vez que o Sol esgote o hidrogênio em seu núcleo, o Sol se transformará em uma gigante vermelha, engolfando os planetas internos e queimando a superfície da Terra. Em seguida, ela se desprenderá de suas camadas externas, deixando o núcleo exposto ao sol como uma anã branca que esfria lentamente. Esta brasa estelar seria incrivelmente densa, reunindo uma porção significativa da massa do Sol em uma esfera aproximadamente do tamanho da Terra.
  2. M3 contém quase meio milhão de estrelas e está localizado na constelação de Canes Venatici. M13 – às vezes conhecido como o Grande Aglomerado Globular de Hércules – contém um pouco menos estrelas, apenas várias centenas de milhares. As anãs brancas são freqüentemente usadas para estimar as idades dos aglomerados globulares e, portanto, uma quantidade significativa do tempo de Hubble foi dedicado à exploração das anãs brancas em aglomerados globulares antigos e densamente povoados. Hubble observou diretamente a presença de anãs brancas em aglomerados de estrelas globulares pela primeira vez em 2006.
  3. Os astrônomos usam a palavra “metálico” para descrever a proporção de uma estrela que é composta de outros elementos além de hidrogênio e hélio. A grande maioria da matéria no universo é hidrogênio ou hélio – tome o Sol, por exemplo, 74,9% de sua massa é hidrogênio, 23,8% é hélio e os 1,3% restantes são uma mistura de todos os outros elementos, aos quais os astrônomos se referem como “metais”.
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Mais Informações

O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a Agência Espacial Europeia e a NASA.

A equipe internacional de astrônomos neste estudo consiste em Jiancheng Chen (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna e Observatório de Astrofísica e Espaço em Bolonha), Francesco R Ferraro (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna e Observatório de Astrofísica e Astronomia em Bolonha), Mario Cadialano ( Observatório de Astrofísica e Ciências Espaciais de Bolonha), Maurizio Salaris (Liverpool John Moores University), Barbara Lanzoni (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna e Observatório de Astrofísica e Ciências Espaciais de Bolonha), Christina Palanca (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna) e Leandro G. Althaus (Universidad Nacional de La Plata e CCT – CONICET Centro Cientifico Tecnologico La Plata) e Emanuele Dalessandro (Observatório de Astrofísica e Ciências Espaciais em Bolonha).

Annaliese Franke

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