Pesquisadores da Universidade de Notre Dame identificaram a primeira hélice magnética eclipsada em um sistema estelar variável cataclísmico, de acordo com pesquisas publicadas no Astrophysical Journal.

Uma ilustração de uma anã branca magnética de rotação rápida rejeitando o gás doador na variável cataclísmica conhecida como J0240. Crédito: Dr. Mark Garlick

O sistema estelar, conhecido como J0240, é apenas o segundo desse tipo já registrado. Foi identificado em 2020 como uma variável cataclísmica incomum - um sistema binário que consiste em uma estrela anã branca e uma estrela vermelha doadora em massa. Normalmente, a estrela anã branca compacta coleta o gás doado e cresce em massa. Em J0240, no entanto, a anã branca magnética de rotação rápida rejeita o gás do doador e o impulsiona para fora do sistema binário.

"É necessário uma anã girando rapidamente com um campo magnético forte para criar uma hélice", disse Peter Garnavich, professor de astrofísica e cosmologia física e chefe do Departamento de Física de Notre Dame, e principal autor do estudo que apresentou evidências do sistema de hélice. "Normalmente, o gás que sai da estrela doadora pousa na anã branca. Isso é tão comum quanto areia em uma praia. Mas em uma hélice magnética, o gás é ejetado do binário em um amplo padrão espiral, como um aspersor de gramado regando seu quintal."

Anãs brancas são os restos densos de estrelas de baixa massa como o nosso Sol, que os cientistas dizem que evoluirão para uma anã branca em mais cinco bilhões de anos ou mais. Sem uma estrela companheira, no entanto, o sol nunca fará parte de um sistema variável cataclísmico.

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A única outra variável cataclísmica semelhante a J0240 é AE Aquarii, um sistema estelar binário conhecido desde 1950 e que se acredita ser também um sistema de hélice magnética. Por outro lado, J0240 é observado próximo ao plano orbital binário, o que significa que o gás ejetado do sistema é visto em silhueta contra a luz das estrelas. Esta é a primeira evidência direta de que uma hélice magnética ejeta o gás doado pela estrela vermelha.

"O que é único no sistema é que podemos ver bolhas de gás conforme são ejetadas pela hélice", disse Garnavich. "Esse gás está bloqueando parte da luz de ambas as estrelas e podemos ver essa absorção diretamente em nossos dados."

A equipe de Garnavich iniciou observações no Grande Telescópio Binocular em Safford, Arizona, onde os pesquisadores foram capazes de registrar a ocorrência de erupções e eclipses que ilustravam a rápida rotação da estrela anã branca e a atração do campo magnético, expelindo gases que chegam, portanto de outra forma seria adicionado à estrela, mas em vez disso, cria uma espiral de gás que se expande para longe das duas estrelas.

"Quanto mais observávamos a estrela, mais emocionante ela parecia", disse Garnavich. A equipe coletou observações em setembro, outubro e novembro de 2020. Os dados coletados em setembro capturaram a primeira metade da órbita do J0240. Em outubro, o time conquistou o segundo tempo.

"As chamas que vemos são mini-explosões que liberam gás a 6 milhões de milhas por hora, ou 1 por cento da velocidade da luz", disse ele.

O brilho desaparece quando a companheira vermelha fica no caminho durante um eclipse. A partir do momento dos eclipses, a equipe foi capaz de identificar a localização das chamas. "A queima vem de muito perto da companheira compacta, provavelmente da pancada que o gás recebe ao se aproximar do campo magnético que gira rapidamente", disse Garnavich.

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Garnavich espera aprender muito mais com o binário J0240 a partir de observações futuras. Uma das grandes incógnitas é o período de rotação da anã branca, que a equipe não foi capaz de detectar. "A energia da hélice está vindo da anã branca girando, então esperamos que a taxa de rotação diminua com o tempo. Quando ela se reduz, a hélice irá parar e o sistema parecerá uma variável cataclísmica comum", disse Garnavich.

"A maior questão é exatamente como chegar a esse estado", disse ele. "É uma fase de vida muito curta em que você tem uma anã branca magnética girando tão rápido quanto pode girar sem realmente se separar. Girando tão rápido com um forte campo magnético, parece que não pode ser apenas coincidência."

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Referência:  Jessica Sieff

SIEFF, Jessica. Scientists identify a rare magnetic propeller in a binary star system. Phys Org, 08, jun. 2021. Disponível em: <https://phys.org/news/2021-06-scientists-rare-magnetic-propeller-binary.html>. Acesso em: 08, jun. 2021.