Há muito que não entendemos sobre estrelas anãs brancas, mas um mistério pode finalmente ter uma solução: como alguns desses objetos cósmicos acabam tendo campos magnéticos incrivelmente poderosos?

Anã branca no coração da nebulosa Helix. Crédito: NASA / CXC / JPL-Caltech / SSC / STScI / ESA / NRAO / K. Su

De acordo com novos cálculos e modelagem, esses objetos superdensos podem ter um dínamo gerador da magnetosfera, mas os campos magnéticos das anãs brancas mais fortes, um milhão de vezes mais poderosos que os da Terra, ocorrem apenas em certos contextos.

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A pesquisa não apenas resolve vários problemas antigos, mas mais uma vez mostra que fenômenos muito semelhantes podem ser observados em objetos astronômicos totalmente diferentes, e que às vezes o Universo é mais parecido com ele mesmo do que poderíamos inicialmente pensar.

Estrelas anãs brancas são o que chamamos coloquialmente de estrelas "mortas". Quando uma estrela com menos de cerca de oito vezes a massa do Sol atinge o final de sua vida útil, tendo ficado sem elementos adequados para a fusão nuclear, ela ejeta seu material externo. O núcleo restante colapsa em um objeto com menos de 1,4 vezes a massa do Sol, compactado em uma esfera do tamanho da Terra.

O objeto resultante, brilhando intensamente com energia térmica residual, é uma anã branca e é incrivelmente densa. Apenas uma única colher de chá de material de anã branca pesaria cerca de 15 toneladas, o que significa que não seria irracional supor que o interior desses objetos seria muito diferente do interior de planetas como a Terra.

Os astrofísicos têm tentado descobrir como as estrelas anãs brancas podem ter campos magnéticos poderosos, em intervalos de até cerca de um milhão de vezes mais fortes que os da Terra. Para contextualizar, o campo magnético do Sol é duas vezes mais poderoso que o da Terra, então, algo incomum deve estar acontecendo com as anãs brancas.

Mas fica um pouco complicado. Apenas algumas anãs brancas têm campos magnéticos poderosos. Anãs brancas em binários separados, em que nenhuma estrela excede a região do espaço dentro da qual o material estelar é limitado pela gravidade, conhecido como lóbulo de Roche, com menos de um bilhão de anos não têm esses campos magnéticos.

Mas para anãs brancas em binários geminados, onde uma das estrelas se espalha para fora de seu lóbulo Roche, e a anã branca está sugando gravitacionalmente o material de sua companheira de massa inferior, mais de um terço dessas estrelas exibe fortes campos magnéticos. E algumas anãs brancas fortemente magnéticas também aparecem em binários separados mais antigos.

Os modelos de evolução estelar não foram capazes de explicar como isso acontece, então uma equipe internacional de astrofísicos adotou uma abordagem diferente, propondo um dínamo central que se desenvolve ao longo do tempo, e não no momento da formação da anã branca.

Esse dínamo seria um fluido em rotação, convecção e eletricamente condutor que converte energia cinética em energia magnética, girando um campo magnético para o espaço. No caso da Terra, a convecção é gerada pelo ferro líquido movendo-se em torno do núcleo.

"Há muito tempo que sabemos que faltava algo em nossa compreensão dos campos magnéticos das anãs brancas, já que as estatísticas derivadas das observações simplesmente não faziam sentido", disse o físico Boris Gänsicke, da Universidade de Warwick, no Reino Unido.

"A ideia de que, pelo menos em algumas dessas estrelas, o campo é gerado por um dínamo que pode resolver esse paradoxo."

Quando uma anã branca se forma pela primeira vez, logo após perder seu invólucro externo, ela é muito quente, composta de carbono fluido e oxigênio. De acordo com o modelo da equipe, conforme o núcleo da anã branca esfria e cristaliza, o calor que escapa cria correntes de convecção, muito semelhantes à forma como o fluido se move dentro da Terra, produzindo um dínamo.

"Como as velocidades no líquido podem ser muito maiores nas anãs brancas do que na Terra, os campos gerados são potencialmente muito mais fortes", explicou o físico Matthias Schreiber, da Universidade Técnica Federico Santa María, no Chile.

"Este mecanismo de dínamo pode explicar as taxas de ocorrência de anãs brancas fortemente magnéticas em muitos contextos diferentes, e especialmente aqueles de anãs brancas em estrelas binárias."

Conforme a anã branca esfria e envelhece, sua órbita com sua companheira binária fica mais próxima. Quando a companheira excede seu lóbulo Roche, e a anã branca começa a acumular material, a taxa de rotação da anã branca aumenta; esta rotação mais rápida também afeta o dínamo, produzindo um campo magnético ainda mais forte.

Se este campo magnético for forte o suficiente para se conectar com o campo magnético da companheira binária, a companheira binária exerce um torque que faz com que seu movimento orbital se sincronize com o spin da anã branca, que por sua vez faz com que a companheira binária se separe de seu lóbulo de Roche, retornando o sistema para um binário desanexado. Esse processo acabará se repetindo.

Um mecanismo diferente provavelmente será necessário para explicar as intensidades mais fortes do campo magnético das anãs brancas, mas, por enquanto, os resultados da equipe são consistentes com as observações. As anãs brancas em binários destacados têm mais de um bilhão de anos e já experimentaram transferência de massa em um estágio semi-destacado interrompido quando um campo magnético selvagem apareceu.

Se o modelo da equipe for preciso, as observações futuras das anãs brancas continuarão a ser consistentes com suas descobertas.

"A beleza da nossa ideia é que o mecanismo de geração do campo magnético é o mesmo dos planetas", disse Schreiber.

"Esta pesquisa explica como os campos magnéticos são gerados nas anãs brancas e por que esses campos magnéticos são muito mais fortes do que os da Terra. Acho que é um bom exemplo de como uma equipe interdisciplinar pode resolver problemas que especialistas em apenas uma área teriam dificuldade."

A pesquisa foi publicada em Nature Astronomy.

Fonte: ScienceAlert