Quando estrelas como o nosso Sol consomem todo o seu combustível, elas colapsam para formar anãs brancas. Às vezes, essas estrelas mortas voltam à vida em uma explosão superaquecida e formam uma bola de fogo de raios-X. Um grupo de pesquisa de vários institutos alemães foi capaz de observar essa explosão de radiação de raios-X pela primeira vez.
"Foi até certo ponto uma boa coincidência", explica Ole Koenig, do Instituto Astronômico da FAU. “Essas explosões de raios X duram apenas algumas horas e são quase impossíveis de prever, e o instrumento de observação deve estar apontado diretamente para a explosão em um horário específico”, explica o astrofísico.
Nesse caso, esse instrumento é o telescópio de raios X eROSITA, que agora está a 1,5 milhão de km da Terra e monitora o céu em busca de raios X suaves desde 2019. Em 7 de julho de 2020, ele registrou uma forte emissão de raios X naquela região do céu, que estava completamente invisível quatro horas antes. Quando o telescópio de raios X pesquisou o mesmo ponto no céu quatro horas depois, a radiação havia desaparecido. Segue-se que a explosão de raios X, que antes iluminava completamente o centro do detector, deveria ter durado menos de 8 horas.
Essas explosões de raios-X foram previstas por estudos teóricos há mais de 30 anos, mas nunca foram observadas diretamente até agora. Essas bolas de fogo de raios-X ocorrem na superfície de estrelas que eram inicialmente comparáveis em tamanho ao Sol, mas depois gastaram a maior parte de seu hidrogênio e, em seguida, combustível de hélio profundamente dentro de seus núcleos. Esses cadáveres estelares colapsam até se tornarem anãs brancas de tamanho semelhante ao da Terra, mas com uma massa que pode ser a mesma do nosso Sol.
"Essas chamadas novas estrelas são formadas o tempo todo, mas é muito difícil detectá-las nos primeiros momentos em que a maioria dos raios X é emitida", acrescenta o Dr. Viktor Doroshenko da Universidade de Tübingen. "A dificuldade não é apenas a curta duração do flash, mas também o fato de que o espectro dos raios X emitidos é muito suave. Os raios X moles não são muito energéticos e são facilmente absorvidos pelo meio interestelar, então não podemos ver muito longe nesta faixa, o que limita o número de objetos observáveis. Os telescópios geralmente são projetados para trabalhar nos raios-X mais difíceis, onde a absorção é menos importante e, por esse motivo, eles podem perder esse evento."
Como essas estrelas queimadas são compostas principalmente de oxigênio e carbono, podemos compará-las a diamantes gigantes do tamanho da Terra flutuando no espaço.No entanto, a radiação ainda é tão fraca que é difícil detectá-las da Terra.
Isto é, até que a anã branca seja acompanhada por uma estrela que ainda está queimando, e quando a imensa atração gravitacional da anã branca puxa o hidrogênio da estrela companheira. “Mais tarde, esse hidrogênio pode coletar e formar uma camada de apenas alguns metros de espessura na superfície da anã branca”, explica o astrofísico da FAU Jorn Wilms. Nesta camada, a enorme atração gravitacional cria uma pressão enorme, que é tão grande que faz com que a estrela exploda novamente. Como resultado de uma reação em cadeia, uma poderosa explosão logo ocorre, durante a qual a camada de hidrogênio é destruída. A radiação de raios-X de tal explosão atingiu os detectores eROSITA em 7 de julho de 2020, criando uma imagem superexposta.
“Usando cálculos de modelo, fomos capazes de analisar ainda mais a imagem superexposta durante o complexo processo para obter uma visão dos bastidores da explosão da anã branca”, disseram os pesquisadores.
De acordo com os resultados obtidos, a massa da anã branca é aproximadamente igual à massa do Sol e, portanto, é relativamente grande. A explosão criou uma bola de fogo com uma temperatura de cerca de 327 K (54 C), o que a torna cerca de 60 vezes mais quente que o Sol. Como essas novas estrelas ficam sem combustível muito rapidamente, elas esfriam rapidamente e a emissão de raios-X se torna mais fraca até que finalmente se transforma em luz visível, que atingiu a Terra meio dia após a detecção da eROSITA e foi vista por telescópios ópticos. Como essas novas estrelas só são visíveis após uma explosão de raios-X, essas explosões são muito difíceis de prever, e encontrá-las em detectores de raios-X é em grande parte uma questão de sorte.
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