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De onde vêm as Anãs Brancas?

Onde uma estrela termina no final de sua vida depende da massa com que nasceu. Estrelas com muita massa podem terminar suas vidas como buracos negros ou estrelas de nêutrons. Uma estrela de massa baixa ou média (com massa inferior a cerca de 8 vezes a massa do nosso Sol) se tornará uma anã branca. Uma anã branca típica é quase tão massiva quanto o Sol, mas apenas ligeiramente maior do que a Terra. Isso torna as anãs brancas uma das formas mais densas de matéria, superada apenas pelas estrelas de nêutrons e buracos negros.

Buraco Negro	Estrela de Nêutrons	Anã Branca

Estrelas de massa média, como o nosso Sol, vivem fundindo o hidrogênio em seus núcleos em hélio. Isso é o que nosso Sol está fazendo agora. O calor que o Sol gera por sua fusão nuclear de hidrogênio em hélio cria uma pressão externa. Em outros 5 bilhões de anos, o Sol terá esgotado todo o hidrogênio de seu núcleo.

Esta situação em uma estrela é semelhante a uma panela de pressão. Aquecer algo em um recipiente selado causa um aumento na pressão. A mesma coisa acontece no sol. Embora o Sol possa não ser estritamente um recipiente selado, a gravidade faz com que ele aja como um, puxando a estrela para dentro, enquanto a pressão criada pelo gás quente no núcleo empurra para sair. O equilíbrio entre pressão e gravidade é muito delicado.

Quando o Sol fica sem hidrogênio para se fundir, o equilíbrio oscila em favor da gravidade e a estrela começa a entrar em colapso. Mas compactar uma estrela faz com que ela aqueça novamente e ela é capaz de fundir o pouco hidrogênio que resta em uma casca enrolada em seu núcleo.

(Betelgeuse)
15 de janeiro de 1996, Telescópio Espacial Hubble captura a primeira imagem direta de uma estrela, A. Dupree (CfA) e NASA.

Esta concha ardente de hidrogênio expande as camadas externas da estrela. Quando isso acontecer, nosso Sol se tornará uma gigante vermelha; será tão grande que Mercúrio será completamente engolido!

Quando uma estrela fica maior, seu calor se espalha, tornando sua temperatura geral mais baixa. Mas a temperatura central de nosso Sol gigante vermelho aumenta até que finalmente está quente o suficiente para fundir o hélio criado a partir da fusão do hidrogênio. Eventualmente, ele transformará o hélio em carbono e outros elementos mais pesados. O Sol só vai passar um bilhão de anos como um gigante vermelha, ao contrário dos quase 10 bilhões que gastou queimando hidrogênio.

Já sabemos que estrelas de massa média, como o nosso Sol, se tornam gigantes vermelhas. Mas o que acontece depois disso? Nosso Sol gigante vermelho vai ainda está consumindo hélio e produzindo carbono. Mas quando termina seu hélio, não está quente o suficiente para ser capaz de queimar o carbono que criou. E agora?

Já que nosso Sol venceu ” t estar quente o suficiente para inflamar o carbono em seu núcleo, ele sucumbirá à gravidade novamente. Quando o núcleo da estrela se contrai, isso causa uma liberação de energia que faz com que o envelope da estrela se expanda. Agora a estrela se tornou um gigante ainda maior do que antes! O raio do nosso Sol se tornará maior do que a órbita da Terra!

O Sol não estará muito estável neste ponto e perderá massa. Isso continua até que a estrela finalmente explode suas camadas externas. O núcleo da estrela, no entanto, permanece intacto e se torna uma anã branca. A anã branca será cercada por uma camada de gás em expansão em um objeto conhecido como nebulosa planetária. Eles são chamados assim porque os primeiros observadores pensaram que eles se pareciam com os planetas Urano e Netuno. Existem algumas nebulosas planetárias que podem ser vistas através de um telescópio de quintal. Em cerca de metade deles, a anã branca central pode ser vista usando um telescópio de tamanho moderado.

As nebulosas planetárias parecem marcar a transição de uma estrela de massa média de gigante vermelha para anã branca. Estrelas que são comparáveis em massa ao nosso Sol se tornarão anãs brancas em 75.000 anos após explodirem seus invólucros. Eventualmente, eles, como nosso Sol, irão esfriar, irradiando calor para o espaço e se transformando em pedaços pretos de carbono. Pode levar 10 bilhões de anos, mas nosso Sol um dia chegará ao fim da linha e silenciosamente se tornará uma anã negra.

As anãs brancas podem nos falar sobre a idade do Universo. Se pudermos estimar o tempo que leva para uma anã branca esfriar e se tornar uma anã negra, isso nos daria um limite inferior para a idade do Universo e de nossa galáxia. Mas porque leva bilhões de anos para que as anãs brancas esfriem, nós não pense que o universo já é velho o suficiente para que muitas anãs brancas, se houver alguma, se tornem anãs negras.Encontrar anãs negras certamente alteraria nossa compreensão do processo de resfriamento em anãs brancas.

Observações das anãs brancas

A seta está apontando para a anã branca, Sirius B, ao lado da grande Sirius A.

Existem várias maneiras de observar estrelas anãs brancas. A primeira anã branca a ser descoberta foi encontrada porque é uma estrela companheira de Sirius, uma estrela brilhante na constelação de Canis Major. Em 1844, o astrônomo Friedrich Bessel notou que Sirius tinha um leve movimento para frente e para trás, como se orbitasse um objeto invisível. Em 1863, o óptico e fabricante de telescópios Alvan Clark avistou este objeto misterioso. Esta estrela companheira foi posteriormente determinada como uma anã branca. Este par agora é conhecido como Sirius A e B, com B sendo a anã branca. O período orbital desse sistema é de cerca de 50 anos.

Como as anãs brancas são muito pequenas e, portanto, muito difíceis de detectar, os sistemas binários são uma forma útil de localizá-las. Tal como acontece com o sistema de Sirius, se uma estrela parece ter algum tipo de movimento inexplicável, podemos descobrir que a estrela única é, na verdade, um sistema múltiplo. Após uma inspeção mais próxima, podemos descobrir que ela tem uma anã branca companheira.

O Telescópio Espacial Hubble, com seu espelho de 2,4 metros e ótica avançada, tem visto anãs brancas com sucesso com seu Wide Field e Câmera Planetária. Em agosto de 1995, esta câmera observou mais de 75 anãs brancas no aglomerado globular M4 na constelação de Escórpio. Essas anãs brancas eram tão fracas que a mais brilhante delas não era mais luminosa do que uma lâmpada de 100 watts vista na distância da lua. M4 está localizada a 7.000 anos-luz de distância, mas é o aglomerado globular mais próximo da Terra. Também tem aproximadamente 14 bilhões de anos , é por isso que tantas de suas estrelas estão perto do fim de suas vidas.

Imagem ROSAT de HZ 43

Os telescópios ópticos não são a única maneira de ver as anãs brancas. A anã branca HZ 43 foi observada pelo satélite de raios X ROSAT. Os raios X vêm de dentro da superfície visível da anã branca. Esta região é muito densa e pode ser tão quente quanto 100.000 graus em uma anã branca muito jovem. Uma anã branca “s camadas externas contêm apenas hélio e hidrogênio e são essenciais y transparente para os raios X que são emitidos pelas camadas internas muito mais quentes.

Última modificação: dezembro de 2006