Anã Branca

Concepção artística de uma anã branca.

Anã Branca é o nome dado a um tipo de estrela muito menor que as estrelas comuns e com um brilho pequeno se comparado às demais. Ela representa o estágio após a morte de uma estrela que não era massiva o suficiente para virar uma supernova, e que acabou se transformando em uma nebulosa planetária. As estrelas menos massivas como o nosso sol, por exemplo, ao consumir todo o hidrogênio de seu núcleo transformando-o em materiais mais pesados (como o carbono) podem se transformar em um tipo de estrelas conhecidas como Gigantes Vermelhas, compostas por um núcleo pequeno a bastante denso de carbono e camadas externas mais difusas onde ainda existe hélio e hidrogênio em fusão. Mas, estas gigantes vermelhas não são grandes o suficiente para produzir o calor necessário e continuar fundindo o material do núcleo em outro ainda mais denso.

Mesmo assim, o tamanho do núcleo continua diminuindo. Desta forma, a densidade e pressão no núcleo aumentam cada vez mais. Quando não é mais possível que o núcleo diminua, ele se estabiliza a uma densidade de aproximadamente 1010 kg/m³ , mas a parte mais externa da estrela, continua liberando energia e consumindo e hélio. Essa camada mais externa se torna instável com o aumento de radiação e aumenta drasticamente de tamanho a uma velocidade de dezenas de km/s transformando-se em uma imensa nuvem composta por materiais que antes compunham a estrela original e produtos de sua fusão. Neste momento, a ex-gigante vermelha é agora duas coisas diferentes: uma imensa nuvem difusa e fria chamada de nebulosa planetária e um pequeno corpo celeste composto por um núcleo de carbono e ainda algum hélio e hidrogênio em fusão na crosta. Esse corpo celeste é a chamada Anã-branca

História das descobertas

Uma impressão artística de Sírius A (maior) e de Sírius B (menor). Sírius B foi a primeira anã branca descoberta. (Credit:NASA)

A primeira anã branca descoberta foi a companheira da estrela Sírius (α Canis Majoris), a estrela mais brilhante do céu. Em 1844, Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846) analisando perturbações no movimento próprio de Sírius, concluiu que Sírius possuiria uma companheira que não podia ser observada com seu telescópio, mas com a qual formaria um sistema binário. Bessel estimou que o período orbital do sistema seria da ordem de 100 anos. Somente em 31 de janeiro de 1862, Alvan Graham Clark Jr. (1832-1897), enquanto testava um novo telescópio refrator de 37 cm de diâmetro, descobriu uma estrela próxima de Sírius, uma estrela fraca de magnitude 8, que até então nunca havia sido observada. Era a companheira de Sírius, cuja existência Bessel havia predicto. A companheira de Sírius passou a ser chamada de Sírius B (enquanto Sírius passou a ser chamadada e Sírius A).

Em 1914, o americano (nascido na Síria) Walter Sydney Adams (1876-1956), analisou o espectro de Sírius B e descobriu que sua baixa luminosidade e sua alta temperatura efetiva indicavam um raio de 18 000 km, ou seja, duas vezes e meia o raio da Terra, mas tendo uma massa semelhante à do Sol. Sua densidade média era altíssima: 150 000 vezes a densidade da água. Era o objeto mais denso conhecido até então. Por causa de seu pequeno tamanho e da cor branca de sua luz, esta estranha estrela foi chamada de anã branca.

Até 1917 outras duas estrelas com as mesmas características de Sírius B foram descobertas: 40 Eridani B e van Maanen 2, esta última descoberta por Adriaan van Maanen (1884-1946), sugerindo a existência de uma classe de objetos que passou a ser chamada de anãs brancas.

A alta densidade da matéria condensada que formava as anãs brancas permaneceu como um desafio para a Física moderna até que em 1939, Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995) desenvolveu uma teoria rigorosa descrevendo a estrutura dessas estrelas. Chandrasekhar propôs que a pressão que suporta tão altas densidades é a pressão de degenerescência eletrônica decorrente do princípio de exclusão de Pauli, segundo o qual dois elétrons de mesmo spin não podem ocupar o mesmo nível de energia. O elétrons têm momentum linear e energia cinéticas tão altos (muito maiores do que indicaria sua energia térmica) e contrabalançam o colapso gravitacional. Por esta razão, anãs brancas (e estrelas de nêutrons também) são chamados de objetos degenerados. Atualmente, mais de 10000 anãs brancas são conhecidas.