À medida que estrelas como o Sol envelhecem, elas se expandem para gigantes vermelhas. Durante esta fase, as suas camadas exteriores são agitadas e gradualmente derivam para o espaço, enquanto os núcleos densos deixados para trás colapsam em anãs brancas. Como este é o destino da maioria das estrelas, as anãs brancas estão entre os remanescentes de estrelas mais comuns no universo.
Um novo modelo do astrofísico teórico Jim Fuller, do Caltech Institute, sugere que esta transformação pode ser muito menos ordenada do que parece. Os seus cálculos mostram que explosões irregulares de material que escapa podem empurrar repetidamente a estrela moribunda em diferentes direcções, causando-lhe milhares de pequenos choques antes de a anã branca estar totalmente formada.
Erupções caóticas empurram estrelas moribundas
“Neste modelo, bolhas de matéria são ejetadas caoticamente da superfície de estrelas inchadas de forma assimétrica”, diz Fuller. “E cada vez que isso acontece, a estrela recebe um pequeno empurrão 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 apresentada em uma publicação da Sociedade Astronômica do Pacífico.
De acordo com os cálculos de Fuller, uma estrela que se aproxima da fase de anã branca pode sofrer cerca de 10.000 pequenos choques ao longo de centenas de milhares de anos. Cada choque individual move a estrela a uma velocidade de apenas alguns metros por segundo. “É um ritmo de corrida lento para as pessoas”, diz ele.
Milhares de golpes se somam
Embora o material que escapa seja lançado em direções aleatórias, os chutes não se cancelam perfeitamente. Com o tempo, eles produzem uma mudança geral em uma direção por meio de um processo matemático conhecido como passeio aleatório.
Uma comparação simples é jogar uma moeda várias vezes para decidir se deve se mover para um lado ou para outro. Embora cada etapa seja aleatória, você terminará a alguma distância de onde começou. O modelo de Fuller sugere que os impulsos combinados poderiam fazer com que uma estrela moribunda se movesse numa direção aleatória a cerca de 1 quilómetro por segundo.
Alguns objetos no espaço recebem solavancos muito mais fortes. Por exemplo, quando uma estrela massiva explode como uma supernova, a explosão pode lançar os restos da estrela numa direcção a altas velocidades. Os astrónomos suspeitam há muito tempo que as anãs brancas também sofrem solavancos, mas o processo é muito mais suave porque estas estrelas não explodem.
Por que extensas estrelas binárias se desintegram
A evidência da existência de anãs brancas vem de pesquisas lideradas por Karim El-Badri, professor assistente do Departamento de Astronomia do Instituto de Tecnologia da Califórnia. Ele descobriu que pares de estrelas amplamente separados, conhecidos como binários, tornam-se menos comuns depois que um membro do par se torna uma anã branca.
Um novo modelo oferece uma explicação possível. Um choque resultante de cerca de 1 quilómetro por segundo pode perturbar a órbita de um par de estrelas fracamente ligado, fazendo com que as duas estrelas se separem.
“Se a velocidade orbital dos binários for menor que a velocidade de impacto, os binários estendidos ficarão desacoplados gravitacionalmente”, explica Fuller.
Fuller desenvolveu o modelo usando as observações de El Badri juntamente com simulações computacionais de convecção dentro de gigantes vermelhas envelhecidas. Essas simulações mostram que o material agitado próximo à superfície pode fluir de maneira não uniforme, em vez de fluir em um padrão suave e equilibrado.
Este modelo é o primeiro a vincular diretamente a abundância de emissões direcionadas aleatoriamente ao movimento que os astrônomos suspeitam que as anãs brancas recebem.
“Estou entusiasmado por ver um modelo físico que possa explicar esta observação, que me intriga há vários anos”, diz El-Badri.
Chutes de estrelas podem causar colisões
O modelo também faz uma nova previsão. Em alguns sistemas binários, múltiplos choques de uma gigante vermelha moribunda podem alterar a sua órbita o suficiente para colidir com a sua companheira. Tal colisão poderia causar uma explosão.
Eventualmente, os astrónomos serão capazes de procurar sinais destas violentas fusões estelares, permitindo-lhes testar se o modelo de Fuller descreve com precisão as fases finais de estrelas semelhantes ao Sol.
O estudo apresentado, intitulado “White Dwarf Kicks Through Episodic Mass Ejection from Red Giant Stars”, foi financiado pela Caltech.
