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Astrônomos descobrem primeira evidência direta de estrelas anãs brancas se solidificando em cristais

Primeira evidência direta de estrelas anãs brancas se solidificando em cristais foi descoberta por astrônomos da Universidade de Warwick, e nossos céus estão cheios delas.

Estrela anã branca no processo de solidificação. Crédito: Universidade de Warwick / Mark Garlick

Observações revelaram que remanescentes mortos de estrelas como o nosso Sol, chamadas de anãs brancas, têm um núcleo de oxigênio e carbono sólidos devido a uma transição de fase durante seu ciclo de vida semelhante à da água se transformando em gelo, mas a temperaturas muito mais altas. 

A descoberta, liderada pelo Dr. Pier-Emmanuel Tremblay, do Departamento de Física da Universidade de Warwick, foi publicada na Nature e é amplamente baseada em observações feitas com o satélite Gaia da Agência Espacial Européia.

As estrelas anãs brancas são alguns dos objetos estelares mais antigos do universo. Elas são incrivelmente úteis para os astrônomos, pois seu ciclo de vida previsível permite que elas sejam usadas ​​como relógios cósmicos para estimar a idade dos grupos de estrelas vizinhas com um alto grau de precisão. Elas são os núcleos remanescentes de gigantes vermelhas, depois que essas grandes estrelas morrem, elas lançam suas camadas mais externas, e começam arrefecer constantemente à medida que liberam seu calor armazenado ao longo de bilhões de anos.

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Os astrônomos selecionaram 15.000 candidatas a anãs brancas em cerca de 300 anos-luz da Terra a partir de observações feitas pela missão Espacial Gaia e analisaram os dados sobre as luminosidades e cores das estrelas.

Eles identificaram um acúmulo, um excesso no número de estrelas em cores específicas e luminosidades que não correspondem a nenhuma massa ou idade. Quando comparado com modelos evolutivos de estrelas, o acúmulo coincide fortemente com a fase em seu desenvolvimento em que o calor latente é previsto para ser liberado em grandes quantidades, resultando em uma desaceleração do seu processo de resfriamento. Estima-se que em alguns casos essas estrelas tenham retardado seu envelhecimento em até 2 bilhões de anos, ou 15% da idade de nossa galáxia.

Dr. Tremblay disse: “Esta é a primeira evidência direta de que as anãs brancas cristalizam – transição de líquido para sólido. Foi previsto cinquenta anos atrás que devemos observar um acúmulo no número de anãs brancas em certas luminosidades e cores devido a cristalização, mas só agora isso foi observado.

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“Todas as anãs brancas se cristalizarão em algum ponto de sua evolução, embora anãs brancas mais massivas passam pelo processo mais cedo. Isso significa que bilhões de anãs brancas em nossa galáxia já completaram o processo e são essencialmente esferas de cristal no céu. O Sol ela se tornará uma anã branca de cristal em cerca de 10 bilhões de anos.”

Cristalização é o processo de um material que sobre uma transição para estado sólido, no qual seus átomos formam uma estrutura ordenada. Sob as pressões extremas nos núcleos anãs brancas, os átomos são compactados de forma tão densa que seus elétrons começam a desvincular-se, deixando um gás de elétrons condutor governado pela física quântica, e com seus núcleos carregados positivamente em uma forma fluida. Quando o núcleo esfria para cerca de 10 milhões de graus, muito da energia é liberada, e então o fluido começa a se solidificar, formando um núcleo metálico em seu coração com um manto reforçado em carbono.

Dr. Tremblay acrescenta: “Não só temos evidências da liberação de calor após a solidificação, mas mais liberação de energia é necessária para explicar as observações. Acreditamos que isso é devido ao oxigênio cristalizando primeiro e depois afundando para o núcleo, um processo semelhante a sedimentação em um leito de rio na Terra, o que levará o carbono para cima, e essa separação liberará energia gravitacional.

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“Demos um grande passo a diante na obtenção de idades precisas para essas anãs brancas mais frias e, portanto, estrelas ancestrais da Via Láctea. Muito do crédito por essa descoberta se deve às observações da Gaia. Graças às medições precisas que são capazes nós entendemos como funciona o interior das anãs brancas de uma maneira que nunca esperávamos.

Antes do Gaia nós tínhamos 100-200 anãs brancas com distâncias e luminosidades precisas – e agora temos 200.000. Este experimento em matéria ultra-densa é algo que simplesmente não pode ser realizado em nenhum laboratório na Terra.” [Phys]

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