Quando estrelas como o Sol envelhecem, elas se expandem e se transformam em gigantes vermelhas. Nesta fase, as suas camadas exteriores agitam-se e flutuam lentamente para o espaço, enquanto os núcleos densos deixados para trás encolhem e transformam-se em anãs brancas. Como este é o destino da maioria das estrelas, as anãs brancas estão entre os remanescentes estelares mais comuns no Universo.
Um novo modelo do astrónomo teórico do Caltech, Jim Fuller, sugere que esta transição pode ser muito menos ordenada do que parece. Os seus cálculos indicam que explosões irregulares de material de escape podem empurrar uma estrela moribunda repetidamente em diferentes direções, dando-lhe milhares de pequenos impulsos antes de formar completamente uma anã branca.
Erupções caóticas empurram estrelas moribundas
“Neste modelo, bolhas de material são ejetadas da superfície da estrela caoticamente inflada de forma assimétrica”, disse Fuller. “E cada vez que isso acontece, a estrela recebe um pequeno impulso na direção oposta. Como disse Newton, para cada ação há uma reação igual e oposta.”
Fuller apresentou as descobertas na 248ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Pasadena. A pesquisa foi submetida às Publicações da Sociedade Astronômica do Pacífico.
De acordo com os cálculos de Fuller, uma estrela que se aproxima da fase de anã branca pode experimentar cerca de 10.000 pequenos impulsos ao longo de centenas de milhares de anos. Cada choque individual moverá a estrela a uma velocidade de apenas alguns metros por segundo. “É um ritmo de corrida lento para as pessoas”, diz ele.
Adicione milhares de chutes
Embora os elementos que escapam sejam lançados em direções aleatórias, os chutes não são completamente anulados. Com o tempo, eles produzem mudanças agregadas em uma direção por meio de um processo matemático conhecido como passeio aleatório.
Uma comparação simples é jogar uma moeda repetidamente para decidir se deve se mover em uma direção ou outra. Embora cada etapa seja aleatória, você acabará um pouco mais longe de onde começou. O modelo de Fuller sugere que os impulsos combinados podem fazer com que uma estrela moribunda se mova numa direção aleatória a cerca de 1 quilómetro por segundo.
Alguns objetos no espaço recebem choques muito fortes. Quando uma estrela massiva explode como uma supernova, por exemplo, a explosão pode lançar os restos estelares numa direcção a altas velocidades. Os astrónomos suspeitam há muito tempo que as anãs brancas também são chutadas, mas o processo é muito mais suave porque estas estrelas não explodem.
Por que os binários amplos são separados?
A evidência de um chute de anã branca vem de uma pesquisa liderada pelo professor assistente de astronomia da Caltech, Karim El-Badari. Ele descobriu que pares de estrelas amplamente separados, conhecidos como binários, tornaram-se menos visíveis depois que um membro do par se tornou uma anã branca.
O novo modelo oferece uma explicação possível. Um impulso líquido de cerca de 1 quilómetro por segundo pode perturbar a órbita de um par estelar fracamente ligado, fazendo com que as duas estrelas se separem.
“Se a velocidade orbital dos binários for menor que a velocidade de chute, os binários massivos se tornarão gravitacionalmente desvinculados”, explica Fuller.
Fuller desenvolveu o modelo usando as observações de El-Badri juntamente com simulações computacionais de convecção dentro de gigantes vermelhas envelhecidas. Estas simulações mostram que o material agitado perto da superfície escapa de forma desigual, em vez de fluir num padrão suave e equilibrado.
O modelo é o primeiro a vincular diretamente os muitos eventos de ejeção direcionados aleatoriamente aos movimentos que os astrônomos suspeitam que as anãs brancas sofrem.
“Estou feliz por ver um modelo físico que pode explicar esta observação, que me intriga há vários anos”, disse El-Badri.
Chutes estelares podem desencadear colisões
O modelo também faz uma nova previsão. Em alguns sistemas binários, chutar repetidamente uma gigante vermelha moribunda pode mudar sua órbita o suficiente para fazer com que ela colida com sua companheira. Tal colisão pode criar uma explosão.
Os astrónomos poderão eventualmente ser capazes de procurar sinais destas violentas fusões estelares, fornecendo uma forma de testar se o modelo de Fuller descreve com precisão as fases finais de estrelas semelhantes ao Sol.
A pesquisa submetida, intitulada “White Dwarf Kicks via Episodic Mass Ejection from Red Giant Stars”, foi financiada pela Caltech.
