Um novo tipo de explosão estelar termonuclear

Uma equipe de astrônomos com a ajuda do Observatório Europeu do Sul telescópio muito grande (ESOVLT) um novo tipo de explosão estelar – uma micronova. Essas explosões ocorrem na superfície de algumas estrelas, e cada uma pode queimar cerca de 3,5 bilhões de Grandes Pirâmides de Gizé a partir de material estelar em apenas algumas horas.

“Detectamos e identificamos pela primeira vez o que chamamos de micronova”, explica Simon Scaringi, astrônomo da Universidade de Durham, no Reino Unido, que liderou o estudo sobre essas erupções publicado hoje na Nature. “Esse fenômeno desafia nossa compreensão de como as explosões termonucleares ocorrem nas estrelas. Pensávamos que sabíamos, mas essa descoberta sugere uma maneira inteiramente nova de alcançá-las”, acrescenta.

Astrônomos descobriram um novo tipo de explosão que ocorre em anã branca As estrelas estão em dois sistemas estelares. Este vídeo resume a descoberta.

Micronovas são eventos muito poderosos, mas pequenos em escalas astronômicas; Eles são muito menos energéticos do que as explosões estelares conhecidas como novas, que os astrônomos conhecem há séculos. Ambos os tipos de explosões ocorrem em anãs brancas, estrelas mortas cujas massas são as mesmas do nosso sol, mas tão pequenas quanto a Terra.

Uma anã branca em um sistema de duas estrelas pode roubar matéria, principalmente hidrogênio, de sua estrela companheira se elas estiverem próximas o suficiente uma da outra. Quando esse gás cai na superfície super quente da estrela anã branca, faz com que os átomos de hidrogênio se fundam em hélio explosivamente. Nas supernovas, essas explosões termonucleares ocorrem em toda a superfície estelar. “Tais explosões fazem com que toda a superfície da anã branca queime e brilhe intensamente por várias semanas”, explica a coautora Nathalie Degenar, astrônoma da Universidade de Amsterdã, na Holanda.

A impressão deste artista mostra um sistema de duas estrelas onde podem ocorrer micronovas. O disco azul que orbita a anã branca brilhante no centro da imagem é feito de material, principalmente hidrogênio, que foi roubado de sua estrela companheira. Em direção ao centro do disco, a anã branca usa seus fortes campos magnéticos para direcionar o hidrogênio para seus pólos. Quando a matéria cai na superfície quente da estrela, causa uma explosão de micronova, contida por campos magnéticos em um dos pólos da anã branca. Crédito: ESO/M. Kornmeiser, El Calçada

Micronovas são explosões semelhantes que são menores e mais rápidas, durando apenas algumas horas. Eles ocorrem em algumas anãs brancas com fortes campos magnéticos, que direcionam o material para os pólos magnéticos da estrela. Pela primeira vez, vimos agora que a fusão de hidrogênio também pode ocorrer de maneira local. O combustível de hidrogênio pode estar contido na base dos pólos magnéticos de algumas anãs brancas, então a fusão ocorre apenas nesses pólos magnéticos”, diz Paul Grote, astrônomo da Universidade Radboud, na Holanda, e coautor do estudo.

“Isso leva à explosão de bombas de fusão de micronovas, que têm cerca de um milionésimo da força de uma explosão de nova, daí o nome micronova”, continua Groot. Embora “parcial” possa sugerir que esses eventos são pequenos, não se engane: apenas uma dessas erupções pode queimar cerca de 20.000.000 trilhões de quilos, ou cerca de 3,5 bilhões das Grandes Pirâmides de Gizé.^[1]

A impressão deste artista mostra um sistema de duas estrelas, com uma anã branca (em primeiro plano) e uma estrela companheira (no fundo), onde podem ocorrer micronovas. A anã branca rouba o material de sua companheira, que é direcionada para seus pólos. Quando a matéria cai na superfície quente da anã branca, causa uma explosão de micronova, localizada em um dos pólos da estrela. Crédito: Mark Garlick

Essa nova microestrutura está desafiando a compreensão dos astrônomos sobre explosões estelares e elas podem ser mais abundantes do que se pensava anteriormente. “Isso só mostra o quão dinâmico é o universo. Esses eventos podem realmente ser muito comuns, mas por serem tão rápidos, é difícil pegá-los em ação”, explica Scaringi.

A equipe encontrou pela primeira vez essas misteriosas microerupções ao analisar dados de NASASatélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (bode). “Olhando para os dados astronômicos coletados pelo TESS da NASA, descobrimos algo incomum: um flash brilhante de luz óptica que dura algumas horas. Para pesquisas posteriores, encontramos vários sinais semelhantes”, diz Degenar.

Este vídeo mostra uma animação de uma explosão de Micronova. O disco azul que orbita a anã branca brilhante no centro da imagem é feito de material, principalmente hidrogênio, que foi roubado de sua estrela companheira. Em direção ao centro do disco, a anã branca usa seus fortes campos magnéticos para direcionar o hidrogênio para seus pólos. Quando a matéria cai na superfície quente da estrela, causa uma explosão de micronova, contida por campos magnéticos em um dos pólos da anã branca. Crédito: ESO/L. Calsada, M. Cornmeiser

A equipe observou três micronovas usando o TESS: duas são anãs brancas conhecidas, mas a terceira exigiu observações adicionais usando o instrumento X-shooter no VLT do ESO para confirmar o estado da anã branca.

“Com a ajuda do Very Large Telescope do ESO, descobrimos que todos estes flashes de luz foram produzidos por anãs brancas,” diz Degenar. “Esta observação foi crucial para a interpretação do nosso resultado e a descoberta da Micronova”, acrescenta Scaringi.

A animação deste artista mostra um sistema de duas estrelas onde um componente é uma estrela comum e o outro é uma anã branca aparecendo cercada por um disco de gás e poeira. Uma anã branca em um sistema de duas estrelas pode roubar matéria, principalmente hidrogênio, de sua estrela companheira se elas estiverem próximas o suficiente uma da outra. Crédito: ESO/M. Kornmeiser

A descoberta de macronovas aumenta o repertório de explosões estelares conhecidas. A equipe agora quer capturar mais desses eventos indescritíveis, que exigirão pesquisas em larga escala e medições rápidas de acompanhamento. Scaringi conclui: “A rápida resposta de telescópios como o VLT ou o New Technology Telescope do ESO e a gama de instrumentos disponíveis nos permitirão revelar com mais detalhes o que são essas micropartículas enigmáticas”.

Referência: “Explosões termonucleares locais da acumulação de anãs brancas magnéticas” por S. Scaringi, P. J. Groot, C. Knigge, A. J. Bird, E. Breedt, D. H. Buckley, Y. Cavecchi, N. D. Degenaar, D. de Martino, C. Done M . Frata, K. Ikevich, E. Cording, J. B. Lasota, C. Littlefield, C. F. Manara, M. O’Brien, P. Szkody e FX Timmes, 20 de abril de 2022, disponível aqui. temperar a natureza.
DOI: 10.1038/s41586-022-04495-6

Notas

1. Usamos trilhões para significar um milhão de milhões (1.000.000.000.000 ou 10¹²) e bilhão significa mil milhões (1.000.000.000 ou 10⁹). A Grande Pirâmide de Gizé no Cairo, Egito (também conhecida como Pirâmide de Khufu ou Pirâmide de Khufu) pesa cerca de 5.900.000.000 kg.

Mais Informações

Esta pesquisa foi apresentada em um artigo intitulado “Explosões termonucleares locais de anãs brancas acumuladas” para aparecer em temperar a natureza. Uma carta de acompanhamento intitulada “Desencadeando micronovas por fluxos de acreção magneticamente confinados na acreção de anãs brancas” foi aceita para publicação em Avisos mensais da Royal Astronomical Society.

equipe em temperar a natureza A pesquisa é feita por S. Scaringi (Centro de Astronomia Extragaláctica, Departamento de Física, Universidade de Durham, Reino Unido) [CEA]), P. J. Groot (Departamento de Astrofísica, Radboud University, N? Megen, Holanda [IMAPP] e o Observatório Astronômico Sul-Africano, Cidade do Cabo, África do Sul [SAAO] e Departamento de Astronomia, Universidade da Cidade do Cabo, África do Sul [Cape Town]), C. Knigge (Escola de Física e Astronomia, Universidade de Southampton, Southampton, Reino Unido [Southampton]), A.J. Bird (Southampton), E. Breedt (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), DAH Buckley (SAAO, Cape Town, Department of Physics, University of the Free State, Bloemfontein, África do Sul), Y. Cavecchi (Instituto de Astronomia, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México), ND Degenaar (Anton Pannekoek Institute of Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, Holanda), D. de Martino (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Naples, Itália), C. Done (CEA), M. Fratta (CEA), K. Ilkiewicz (CEA), E. Koerding (IMAPP), J.‑P. Lasota (Centro Astronômico Nicolas Copernicus, Academia Polonesa de Ciências, Varsóvia, Polônia, e Instituto de Astrofísica em Paris, CNRS e Universidades Sorbonne, Paris, França), C. Littlefield (Departamento de Física, Universidade de Notre Dame, EUA e Departamento de Astronomia, universidade de WashingtonSeattle, EUA [UW]), CF Manara (Observatório Europeu do Sul, Garching, Alemanha [ESO]), M. O’Brien (CEA), P. Szkody (UW), FX Timmes (Escola de Exploração da Terra e do Espaço, Arizona State University, Arizona, EUA, Joint Institute for Nuclear Astrophysics – Center for Element Evolution, EUA).