O halo resplandecente de uma estrela zombie

O VLT mapeia os restos da refeição de uma anã branca.

Impressão artística do disco de material resplandecente em torno da anã branca SDSS J1228+1040.
Crédito: Mark Garlick & University of Warwick / ESO

Os restos de uma interação fatal entre uma estrela morta e um asteróide foram estudados pela primeira vez com todo o pormenor por uma equipa internacional de astrónomos que utilizou o Very Large Telescope situado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile.

Este estudo ajuda-nos a prever como será o futuro distante do Sistema Solar.

Impressão artística que compara o disco de material em torno da SDSS J1228+1040 com Saturno.
Crédito: Mark Garlick & University of Warwick / ESO

Uma equipa de investigadores liderada por Christopher Manser, um estudante de doutoramento da Universidade de Warwick no Reino Unido, utilizou dados do Very Large Telescope do ESO (VLT) e doutros observatórios para estudar os restos destruídos de um asteróide em torno de uma estrela morta — uma anã branca chamada SDSS J1228+1040 (a designação completa da anã branca é SDSS J122859.93+104032.9).

Usando vários instrumentos, incluindo o Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) e o X-shooter, ambos montados no VLT, a equipa obteve observações detalhadas da radiação emitida pela anã branca e pelo material que a rodeia durante um período de 12 anos — entre 2003 e 2015. Foram necessárias observações de longa duração para estudar o sistema sob vários aspectos.

“A imagem que criámos a partir dos dados processados mostra-nos que estes sistemas são claramente do tipo de discos e revela muitas estruturas que não poderiam ter sido detectadas com uma única observação,” explica o autor principal do trabalho Christopher Manser.

A equipa utilizou uma técnica chamada tomografia Doppler — semelhante à tomografia médica que é utilizada para observar o corpo humano — a qual permitiu mapear em detalhe, e pela primeira vez, a estrutura gasosa resplandescente que resta da “refeição” da anã branca e que a orbita.

Enquanto as estrelas grandes — mais massivas do que dez vezes a massa do Sol — sofrem no final das suas vidas um clímax espectacularmente violento sob a forma de explosão de supernova, as estrelas mais pequenas não têm um fim tão dramático. Quando as estrelas como o Sol chegam ao final das suas vidas, consomem todo o seu combustível, expandem-se nas chamadas gigantes vermelhas e mais tarde expelem as suas camadas exteriores para o espaço. Os seus núcleos quentes e muito densos — uma anã branca— é tudo o que resta do objeto.

Mas poderão os planetas, asteróides e outros corpos do sistema sobreviver a tal provação? O que restará? As novas observações ajudam a responder a estas questões.

É raro as anãs brancas terem em órbita discos de material gasoso — apenas foram encontradas até à data sete nestas condições. A equipa concluiu que um asteróide se aproximou perigosamente da estrela morta, tendo ficado desfeito pelas enormes forças de maré a que foi sujeito, formando por isso o disco de matéria que vemos agora.

O disco que orbita a estrela formou-se de maneira semelhante aos fotogénicos anéis que vemos em torno de planetas próximo de nós, como Saturno. No entanto, apesar da J1228+1040 ter um diâmetro sete vezes menor que o de Saturno, tem uma massa 2500 vezes superior. A equipa descobriu que a distância entre a anã branca e o seu disco é também muito diferente — Saturno e os seus anéis caberiam confortavelmente no espaço entre eles.
(Embora o disco em torno desta anã branca seja muito maior que o sistema de anéis de Saturno, é ainda assim minúsculo quando comparado com os discos de restos situados em torno de estrelas jovens onde se formam planetas).

O novo estudo a longo termo efectuado com o VLT permitiu à equipa observar a precessão do disco sob a influência do forte campo gravitacional da anã branca. A equipa descobriu ainda que o disco está ligeiramente torto e não se tornou ainda circular.

“Quando descobrimos este disco de restos em órbita da anã branca em 2006, não podíamos imaginar os detalhes extraordinários que vemos agora nesta imagem, criada a partir de 12 anos de dados — valeu definitivamente a pena esperar,” acrescentou Boris Gänsicke, co-autor do estudo.

Restos como a J1228+1040 dão-nos pistas importantes para compreender o meio que se forma quando as estrelas chegam ao fim das suas vidas. Este facto ajuda os astrónomos a perceber melhor os processos que ocorrem em sistemas exoplanetários e até a prever o destino do Sistema Solar quando o Sol chegar ao fim dos seus dias daqui a cerca de sete mil milhões de anos.

Os movimentos do material em torno da anã branca SDSS J1228+1040.
Crédito: University of Warwick/C. Manser/ESO

Este é um artigo do ESO, que pode ser lido aqui.