Os astrônomos fizeram uma descoberta nunca antes vista – uma estrela anã branca com duas faces completamente diferentes.
As anãs brancas são restos de estrelas mortas. Nosso sol se tornará uma anã branca depois que se transformar em uma estrela gigante vermelha, explodir seu material externo e, quando apenas o núcleo permanecer, ele encolherá novamente em um remanescente incandescente e ofuscante.
Esta anã branca recém-descoberta tem dois lados, um feito de hidrogênio e outro feito de hélio. Foi apelidado de Janus, em homenagem ao deus romano da transição, que tem duas faces.
“A superfície da anã branca muda completamente de um lado para o outro”, disse Ilaria Caiazzo. “Quando eu mostro as observações para as pessoas, elas ficam maravilhadas.”
As anãs brancas são quase inacreditavelmente densas, comprimindo uma massa comparável à do nosso sol em algo próximo a um planeta do tamanho da Terra.
A forte influência gravitacional em jogo durante a morte de uma estrela significa que os elementos pesados restantes se movem em direção ao centro, enquanto os elementos mais leves, como hidrogênio ou hélio, sobem para a camada superior. Dadas as temperaturas extraordinariamente altas das anãs brancas, as mais quentes são envoltas por atmosferas de hidrogênio. À medida que as estrelas esfriam com o tempo, elas tendem a ter atmosferas de hélio.
O problema é que as anãs brancas não têm um lado da estrela dedicado a um elemento e o outro dominado por outro.
Esta estrela falecida incomum foi detectada pela primeira vez pela Instalação transitória de Zwicky. Caiazzo usou o instrumento, que escaneia o céu todas as noites, para uma pesquisa recente de anãs brancas altamente magnetizadas, quando apareceu um objeto que mudou rapidamente de brilho.
Observações de acompanhamento foram conduzidas por Caiazzo e sua equipe usando o instrumento CHIMERA de Palomar, o HiPERCAM localizado no Gran Telescopio Canarias nas Ilhas Canárias da Espanha e W.M. Observatório Keck em Maunakea, no Havaí.
Os três observatórios mostraram que Janus estava girando em seu eixo a cada 15 minutos – e mostraram a natureza e a composição de dupla face da estrela. Os astrônomos usaram um espectrômetro para separar a luz da anã branca em diferentes comprimentos de onda, o que revelou a assinatura química do hidrogênio de um lado e do hélio do outro.
A estrela tem uma temperatura escaldante de 34.726 graus Celsius, que os pesquisadores determinaram com a ajuda do Observatório Neil Gehrels Swift.
Os pesquisadores não sabem ao certo por que a estrela tem dois lados completamente diferentes. É possível que Janus esteja experimentando uma forma rara de evolução.
“Não todas, mas algumas anãs brancas passam de dominadas por hidrogênio para hélio em sua superfície”, disse Caiazzo. “Podemos ter pego uma dessas anãs brancas em flagrante.”
À medida que a anã branca esfria com o tempo, os materiais mais pesados e mais leves podem se misturar. Durante essa transição, é possível que o hidrogênio se dilua no interior, permitindo que o hélio se torne o elemento dominante.
Se isso estiver ocorrendo em Janus, um lado da estrela está evoluindo antes do outro lado.
“Campos magnéticos em torno de corpos cósmicos tendem a ser assimétricos ou mais fortes de um lado”, disse Caiazzo. “Campos magnéticos podem impedir a mistura de materiais. Portanto, se o campo magnético for mais forte de um lado, esse lado terá menos mistura e, portanto, mais hidrogênio”.
Outra possibilidade é que os campos magnéticos estejam mudando a pressão e a densidade desses gases atmosféricos em Janus.
“Os campos magnéticos podem levar a pressões de gás mais baixas na atmosfera, e isso pode permitir a formação de um ‘oceano’ de hidrogênio onde os campos magnéticos são mais fortes”, disse o coautor do estudo James Fuller, professor de astrofísica teórica na Caltech, em um comunicado. “Não sabemos qual dessas teorias está correta, mas não conseguimos pensar em outra maneira de explicar os lados assimétricos sem campos magnéticos.”
A equipe continuará a busca por mais anãs brancas como Janus usando o Instalação transitória de Zwicky porque o instrumento é “muito bom para encontrar objetos estranhos”, disse Caiazzo.
