As anãs brancas são os remanescentes densos que restam após uma estrela deixar de produzir energia por meio da fusão nuclear, uma fase que nosso próprio sol alcançará muito no futuro. Esses remanescentes estelares se comportam de maneiras incomuns, uma vez que sua estrutura interna faz com que eles se contraiam à medida que ganham massa, razão pela qual são conhecidos como estrelas degeneradas.
As anãs brancas frequentemente existem em sistemas binários, onde duas estrelas orbitam uma à outra. A maioria desses pares é extremamente antiga em escalas de tempo galácticas e resfriaram até temperaturas próximas de 4.000 graus Kelvin. No entanto, observações recentes revelaram um grupo de sistemas binários de período curto nos quais as estrelas completam uma órbita em menos de uma hora. Esses pares em movimento rápido não correspondem às previsões estabelecidas, uma vez que muitos parecem ter cerca do dobro do tamanho esperado e temperaturas entre 10.000 e 30.000 graus Kelvin.
Investigando o Papel do Aquecimento Tidal
Esse comportamento inesperado levou uma equipe de pesquisa liderada por Lucy Olivia McNeill da Universidade de Quioto a examinar a influência das forças de maré nesses sistemas. As marés frequentemente distorcem objetos que compartilham órbitas próximas, afetando a evolução dessas órbitas ao longo do tempo.
“O aquecimento por maré foi bem-sucedido em explicar as temperaturas dos Júpiter quentes e suas propriedades orbitais com suas estrelas anfitriãs. Então, nos perguntamos: até que ponto o aquecimento por maré pode explicar as temperaturas das anãs brancas em binários de período curto?” pergunta McNeill.
Para explorar essa questão, os pesquisadores desenvolveram um modelo teórico projetado para estimar quanto as anãs brancas se aquecem em binários de período curto. O modelo foi construído para ser amplamente aplicável, tornando possível estimar tanto a história de temperaturas quanto as futuras mudanças orbitais das anãs brancas nesses sistemas.
Forças de Maré Remodelam a Evolução das Anãs Brancas
A análise da equipe mostrou que as interações de maré podem desempenhar um papel importante na evolução dessas estrelas. Em particular, a atração gravitacional de uma anã branca menor pode aumentar o calor interno de um companheiro maior, mas menos massivo. Esse calor adicional faz com que a estrela se expanda e eleva sua temperatura de superfície para pelo menos 10.000 graus Kelvin.
Devido a essa expansão, os pesquisadores propõem que as anãs brancas são provavelmente duas vezes maiores do que o previsto pela teoria padrão no ponto em que começam a trocar material, uma fase conhecida como transferência de massa. Como resultado, esses pares de período curto podem começar a interagir em períodos orbitais que são três vezes mais longos do que os cientistas acreditavam anteriormente.
“Esperávamos que o aquecimento por maré aumentasse as temperaturas dessas anãs brancas, mas ficamos surpresos ao ver o quanto o período orbital se reduz para as anãs brancas mais antigas quando seus lobos de Roche entram em contato,” diz McNeill.
Implicações para Explosões Estelares e Pesquisa Futura
Anãs brancas em órbitas extremamente apertadas eventualmente interagirão e emitirãoradiações gravitacionais. Sistemas desse tipo são considerados possíveis origens de supernovas do tipo Ia e variáveis catastróficas, dois eventos cósmicos dramáticos e cientificamente importantes.
Olhando para o futuro, a equipe pretende aplicar seu modelo a sistemas binários compostos por anãs brancas de carbono-oxigênio. Seu objetivo é entender melhor os caminhos potenciais que levam a explosões do tipo Ia, especialmente se previsões realistas de temperatura suportam o cenário de dupla degeneração (fusão).
