Estrela dadora dá sopro de vida a companheira zombie

Impressão de artista que ilustra ventos de uma gigante vermelha a impactar numa estrela de neutrões, produzindo uma emissão de raios-X prolongada. Um tal sistema é raro: não conhecemos mais que 10. O satélite INTEGRAL da ESA detetou um destes pares a "ativar-se" em agosto de 2017.Crédito: ESA

O observatório espacial INTEGRAL da ESA testemunhou um evento raro: o momento em que os ventos emitidos por uma estrela gigante vermelha expandida reavivaram a sua companheira em rotação lenta, o núcleo de uma estrela morta, trazendo-a de volta à vida num flash de raios-X. A emissão de raios-X foi detetada pelo INTEGRAL, pela primeira vez, a 13 de agosto de 2017, oriundo de uma fonte desconhecida na direção do centro lotado da nossa Via Láctea. A deteção repentina desencadeou uma série de observações de seguimento nas semanas seguintes a fim de identificar o culpado.

As observações revelaram uma estrela de neutrões fortemente magnetizada e de rotação lenta que provavelmente apenas começou a alimentar-se de material proveniente de uma estrela gigante vermelha vizinha. Estrelas com a massa do nosso Sol, e até oito vezes mais massivas, evoluem para gigantes vermelhas no final das suas vidas. As suas camadas exteriores dilatam e expandem-se milhões de quilómetros, as suas conchas poeirentas e gasosas são sopradas para longe da estrela central em ventos relativamente lentos de até algumas centenas de quilómetros por segundo.

Impressão de artista de alguns possíveis percursos evolucionários para estrelas de diferentes massas iniciais. Algumas protoestrelas, as anãs castanhas, na realidade nunca conseguem atingir temperaturas suficientes para despoletar a ignição em estrelas de pleno direito, e simplesmente arrefecem e desvanecem. As anãs vermelhas - o tipo estelar mais comum - continuam a queimar combustível até que transformam todo o seu hidrogénio em hélio, tornando-se anãs brancas. As estrelas do tipo solar incham para gigantes vermelhas antes de expelirem as suas camadas exteriores em nebulosas coloridas enquanto os seus núcleos colapsam para formar anãs brancas. As estrelas mais massivas colapsam abruptamente assim que gastam todo o seu combustível nuclear, desencadeando uma explosão de supernova ou explosão de raios-gama e deixando para trás uma estrela de neutrões ou um buraco negro.Crédito: ESA

Estrelas ainda maiores, até 25-30 vezes a massa do Sol, esgotam o seu combustível e explodem como supernovas, às vezes deixando para trás cadáveres estelares giratórios com um forte campo magnético conhecidos como estrelas de neutrões. Estes núcleos minúsculos contêm a massa de quase um Sol e meio numa esfera com apenas 10 km de diâmetro, tornando-se nalguns dos objetos celestes mais densos conhecidos.

Não é incomum encontrar estrelas aos pares, mas o novo sistema composto por uma estrela de neutrões e por uma gigante vermelha é um caso particularmente raro chamado "binário simbiótico de raios-X", dos quais se conhecem apenas 10. O INTEGRAL captou um momento único no nascimento de um raro sistema binário," comenta Enricco Bozzo da Universidade de Genebra e autor principal do artigo que descreve a descoberta. A gigante vermelha libertou um vento lento e suficientemente denso que veio alimentar a sua estrela de neutrões companheira, dando pela primeira vez origem à emissão altamente energética do núcleo estelar morto."

O par é certamente peculiar. Os telescópios espaciais XMM-Newton da ESA e NuSTAR da NASA mostraram que a estrela de neutrões completa uma rotação quase a cada duas horas - bastante lenta em comparação com outras estrelas de neutrões, que podem girar até muitas vezes por segundo. Posteriormente, a primeira medição do campo magnético de tal estrela de neutrões revelou-se surpreendentemente forte.

Um campo magnético forte geralmente aponta para uma estrela de neutrões jovem - pensa-se que o campo magnético desapareça com o passar do tempo - enquanto uma gigante vermelha é muito mais antiga; é um par demasiado bizarro para terem crescido juntas.

"Estes objetos são intrigantes," comenta Enrico. "Pode ser que o campo magnético da estrela de neutrões afinal não se desintegre substancialmente com o passar do tempo como pensávamos, ou que a estrela de neutrões se tenha formado mais tarde na história deste sistema binário. Isto significaria que colapsou de uma anã branca para uma estrela de neutrões como resultado da alimentação da gigante vermelha durante um longo período de tempo, em vez de se tornar uma estrela de neutrões como resultado de uma explosão de supernova mais tradicional de uma estrela massiva de curta duração."

Com uma jovem estrela de neutrões e uma velha gigante vermelha, nalgum momento, os ventos que viajam da gigante inchada começarão a cair sobre a estrela menor, diminuindo a sua rotação e emitindo-raios-X.

"Nós nunca vimos este objeto nos 15 anos de observações com o INTEGRAL, de modo que pensamos que os raios-X foram ativados pela primeira vez," comenta Erik Kuulkers, cientista do projeto INTEGRAL. "Vamos continuar a observar como se comporta, no caso de ser apenas uma longa 'eructação' de ventos, mas até agora não vimos mudanças significativas."