Estrelas ‘mortas’ que esfriam mais lentamente desafiam cientistas

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Estrelas com massa cerca de oito vezes menor do que a do Sol, ao entrarem na fase final de seus ciclos de vida, esgotam o hidrogênio e o hélio dos seus núcleos e tornam-se anãs brancas. Nessa condição, elas passam a produzir cada vez menos calor, esfriando por bilhões de anos até serem completamente extintas.

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Mas essa “morte” não é homogênea. Algumas anãs brancas levam muito mais tempo para esfriar devido à sua alta densidade e pequena área de superfície. Os astrônomos, inclusive, acreditam que nenhuma estrela desse tipo teve tempo suficiente para esfriar completamente, desde o início do universo.

Porém, no ano passado, pesquisadores descobriram que 6% das anãs brancas massivas (chamadas de “Q-branch”) esfriam ainda mais lentamente do que a média – um atraso de 8 bilhões de anos em comparação com outras estrelas semelhantes. Para explicar isso, os cientistas sugeriram que quando o néon-22, um isótopo do néon encontrado em pequenas quantidades em algumas estrelas anãs brancas, afunda até o centro de uma estrela e serve como fonte de calor extra.

Estrela anã branca Sirius. Imagem: Nasa/ESA

Mas um outro estudo, publicado esta semana na Astrophysical Journal Letters, descobriu que essa explicação é improvável. “Não há condições em que um aglomerado enriquecido com 22Ne seja estável em uma anã branca de carbono-oxigênio e, portanto, a difusão aprimorada de 22Ne não pode explicar o Q-branch”, escrevem os pesquisadores no novo artigo. E agora faltam explicações para esse comportamento.

Os pesquisadores, liderados por Matt Caplan, da Universidade do Estado de Illinois (EUA) criaram simulações de dinâmica molecular no núcleo das estrelas e perceberam que os microcristais de neon-22, quando em um líquido de carbono e oxigênio, são sempre instáveis. Isso leva a dois cenários: ou a mistura é tão quente que faz com que o isótopo derreta, ou toda mistura está completamente congelada.

Usando vários diagramas de fase e gráficos que mostram os estados físicos da substância sob uma gama de temperaturas e pressões, os cientistas foram capazes de calcular quanto neon seria necessário na mistura para que seu isótopo se separasse e se tornasse estável: 30%. O problema é que anãs brancas com núcleos de carbono-oxigênio incluem cerca de 2% de neon.

A sugestão do artigo é que uma composição peculiar das anãs brancas do Q-branch explica seu aquecimento adicional, e elementos do grupo do ferro são possíveis candidatos. Esses componentes, de acordo com os cientistas, se separam em uma mistura de carbono-oxigênio e apenas 0,1% deles podem causar um aquecimento significativo.

Se algum processo astrofísico – ainda desconhecido – pudesse enriquecer o ferro nas anãs brancas desse grupo em até 1%, essa taxa seria suficiente para atrasar o resfriamento em vários bilhões de anos.

Via: Science Alert