Um novo método pode explicar por que as anãs brancas encolhem quando ganham massa

Os cientistas há muito tentam entender um dos mistérios das anãs brancas. Quanto mais esses remanescentes estelares ganham massa, menores eles ficam e não se sabe muito sobre o motivo. Desde a década de 1930, as hipóteses tentaram explicar a relação entre a massa e o raio de uma anã branca, mas nenhuma delas foi testada, pois o fenômeno nunca pode ser observado.

Em um novo trabalho, uma equipe usou um novo método que incorporou dados de milhares de anãs brancas para observar este estranho fenômeno, e também fornecer mais evidências para apoiar a teoria geral da relatividade de Albert Einstein.

Relacionamento estranho

Ilustração de uma anã branca (Imagem: Reprodução / NASA)

Quando as estrelas ficam sem combustível, elas perdem suas camadas externas e encolhem até o núcleo, que geralmente tem o tamanho da Terra. Isso é conhecido como uma estrela anã branca e, tanto quanto se sabe, é o estado evolutivo final de um objeto estelar. Até agora, tudo faz sentido. Apenas esses restos de estrelas mortas ganham massa, eles são reduzidos em tamanho.

Com isso, as anãs brancas acabam com uma massa semelhante à do Sol, mas embaladas em um corpo do tamanho da Terra. À medida que ganham mais massa, eles se tornam tão pequenos e compactos que eventualmente colapsam em estrelas de nêutrons, corpos estelares altamente densos com um raio que geralmente não é superior a 30 quilômetros.

Uma das possíveis explicações para essa estranha relação massa-raio tem a ver com o estado dos elétrons dentro da estrela: conforme uma anã branca é comprimida, o número de seus elétrons aumenta. Esse mecanismo seria uma combinação da mecânica quântica e da teoria da relatividade geral de Einstein, que trata dos efeitos gravitacionais. Mas isso é contra-intuitivo para os cientistas, como explica a professora Nadia Zakamska, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade Johns Hopkins, que supervisionou o novo estudo. Para os pesquisadores, quando um objeto ganha massa, ele deve ficar maior. Esta é a lógica convencional.

Hipóteses antigas, novos métodos

Ilustração de um cometa em direção a uma anã branca (Imagem: Playback / NASA)

Na sua novo estudo, Zakamska e sua equipe desenvolveram um método para observar essa relação de raio de massa aparentemente ilógica das anãs brancas. Usando dados coletados pelo Sloan Digital Sky Survey e o Gaia Space Observatory, os pesquisadores observaram 3.000 estrelas anãs brancas.

Eles mediram o desvio para o vermelho, que é o efeito da gravidade na luz das estrelas. Conforme a luz se afasta de um objeto, o comprimento de onda da luz do objeto aumenta, tornando-o mais vermelho. Com isso, eles foram capazes de calcular a velocidade radial de anãs brancas com raios semelhantes. A velocidade radial determina se uma estrela está se aproximando ou se afastando do sol. Isso também permite que você determine a mudança na massa das estrelas.

Embora essa teoria que mistura física quântica e teoria da relatividade seja antiga, é a primeira vez que cientistas conseguem usar um grande conjunto de dados para fazer uma observação com “precisão sem precedentes”, segundo Zakamska. “Esses métodos de medição, que em alguns casos foram desenvolvidos anos atrás, de repente funcionam muito melhor e essas velhas teorias podem finalmente ser investigadas”, explica o professor.

Pode ser muito cedo para dizer corretamente que a hipótese está correta, mas o estudo mostrou sucesso em testar uma ideia antiga por meio de pesquisas observacionais usando métodos modernos. Além disso, o novo método pode ser usado para estudar mais estrelas no futuro e ajudar os astrônomos a analisar a composição química das anãs brancas. O estudo foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal.

Fonte: Space.com

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