Sistemas estelares binários eclipsantes são relativamente comuns em nosso Universo. Para o observador casual, esses sistemas parecem uma única estrela, mas na verdade são compostos por duas estrelas que orbitam muito próximas. O estudo desses sistemas oferece aos astrônomos a oportunidade de medir diretamente as propriedades fundamentais (isto é, as massas e raios) desses respectivos componentes estelares.
Recentemente, uma equipe de astrônomos brasileiros observou uma visão rara na Via Láctea - um binário eclipsante composto por uma anã branca e uma anã marrom de baixa massa. Ainda mais incomum foi o fato de que o ciclo de vida da anã branca pareceu ter sido prematuramente interrompido por seu companheiro de anã marrom, o que causou sua morte prematura ao sugar lentamente o material e "morrê-lo de fome".
O estudo que detalhou suas descobertas, intitulado “HS 2231 + 2441: um sistema HW Vir composto por uma anã branca de baixa massa e uma anã marrom”, foi publicado recentemente no Avisos mensais da Royal Astronomical Society. A equipe foi liderada por Leonardo Andrade de Almeida, pós-doutorado pelo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP), juntamente com membros do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (MCTIC) e pelo Universidade Estadual de Feira de Santana.
Para o estudo, a equipe realizou observações de um sistema binário de estrelas entre 2005 e 2013 usando o Observatório Pico dos Dias no Brasil. Esses dados foram combinados com informações do telescópio William Herschel, localizado no Observatório do Roque de los Muchachos, na ilha de La Palma. Este sistema, conhecido como HS 2231 + 2441, consiste em uma estrela anã branca e uma companheira anã marrom.
As anãs brancas, que são o estágio final das estrelas intermediárias ou de baixa massa, são essencialmente o que resta depois que uma estrela esgotou seu hidrogênio e combustível de hélio e explodiu suas camadas externas. Uma anã marrom, por outro lado, é um objeto substelar que tem uma massa que a coloca entre a de uma estrela e um planeta. Encontrar um sistema binário composto por ambos os objetos juntos no mesmo sistema é algo que os astrônomos não vêem todos os dias.
Como explicou Leonardo Andrade de Almeida em um comunicado de imprensa da FAPESP, “esse tipo de binário de baixa massa é relativamente raro. Apenas algumas dezenas foram observadas até o momento.
Esse par binário específico consiste em uma anã branca que está entre 20 a 30% da massa do Sol - 28.500 K (28.227 ° C; 50.840 ° F) - enquanto a anã marrom é aproximadamente 34-36 vezes a de Júpiter. Isso torna o HS 2231 + 2441 o sistema binário eclipsante menos massivo estudado até hoje.
No passado, a principal (a anã branca) era uma estrela normal que evoluiu mais rápido que seu companheiro, uma vez que era mais massiva. Uma vez esgotado o combustível de hidrogênio, formou um núcleo de queima de hélio. Nesse ponto, a estrela estava a caminho de se tornar um gigante vermelho, o que acontece quando estrelas parecidas com o Sol saem de sua fase principal de sequência. Isso teria sido caracterizado por uma expansão maciça, com seu diâmetro superior a 150 milhões de km (93,2 milhões de milhas).
Nesse ponto, Almeida e seus colegas concluíram que ele começou a interagir gravitacionalmente com seu secundário (a anã marrom). Enquanto isso, a anã marrom começou a ser atraída e envolvida pela atmosfera da primária (ou seja, seu envelope), o que fez com que perdesse o momento angular orbital. Eventualmente, a poderosa força de atração excedeu a força gravitacional, mantendo o envelope ancorado à sua estrela.
Quando isso aconteceu, as camadas externas da estrela principal começaram a ser arrancadas, expondo seu núcleo de hélio e enviando grandes quantidades de matéria para a anã marrom. Por causa dessa perda de massa, o remanescente morreu efetivamente, tornando-se uma anã branca. A anã marrom começou a orbitar sua prima anã branca com um curto período orbital de apenas três horas. Como Almeida explicou:
“Essa transferência de massa da estrela mais massiva, o objeto principal, para sua companheira, que é o objeto secundário, foi extremamente violenta e instável, e durou pouco tempo ... O objeto secundário, que agora é uma anã marrom, deve também adquiriram alguma questão quando compartilharam seu envelope com o objeto principal, mas não o suficiente para se tornar uma nova estrela. ”
Essa situação é semelhante à que os astrônomos notaram no verão passado enquanto estudavam o sistema binário de estrelas conhecido como WD 1202-024. Aqui também, um companheiro de anã marrom foi descoberto orbitando uma primária de anã branca. Além disso, a equipe responsável pela descoberta indicou que a anã marrom provavelmente foi puxada para mais perto da anã branca quando entrou na fase Ramo Gigante Vermelho (RGB).
Nesse ponto, a anã marrom despiu a atmosfera primária, expondo o núcleo remanescente da anã branca. Da mesma forma, a interação do primário com um companheiro da anã marrom causou morte estelar prematura. O fato de duas dessas descobertas acontecerem em um curto período de tempo é bastante fortuito. Considerando a idade do Universo (que tem aproximadamente 13,8 bilhões de anos), objetos mortos só podem ser formados em sistemas binários.
Somente na Via Láctea, cerca de 50% das estrelas de baixa massa existem como parte de um sistema binário, enquanto as estrelas de alta massa existem quase exclusivamente em pares binários. Nesses casos, aproximadamente três quartos irão interagir de alguma forma com um companheiro - trocando massa, acelerando suas rotações e, eventualmente, entrando em fusão.
Como Almeida indicou, o estudo deste sistema binário e de outros semelhantes poderia ajudar seriamente os astrônomos a entender como objetos quentes e compactos, como anãs brancas, são formados. "Os sistemas binários oferecem uma maneira direta de medir o principal parâmetro de uma estrela, que é sua massa", disse ele. "É por isso que os sistemas binários são cruciais para a nossa compreensão do ciclo de vida das estrelas."
Somente nos últimos anos foram descobertas estrelas anãs brancas de baixa massa. Encontrar sistemas binários onde coexistem com anãs marrons - essencialmente estrelas fracassadas - é outra raridade. Mas a cada nova descoberta, aumentam as oportunidades de estudar o leque de possibilidades em nosso Universo.
