Usando a espaçonave Imaging X-ray Polarization Explorer (IXPE) da NASA, os astrônomos observaram pela primeira vez a região interna em torno de uma estrela anã branca morta que está devorando vampiricamente uma estrela companheira.
Uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) conseguiu conduzir um estudo detalhado de uma região de alta energia, anteriormente inacessível, imediatamente ao redor de um planeta. anã branca Nos sistemas EX Hydrae, cerca de 200 anos-luz Da terra.
Os investigadores não só encontraram um elevado grau de polarização entre os raios X, o que descreve a consistência na direção inclinada das ondas que compõem a radiação eletromagnética, mas também foram capazes de rastrear esta radiação de alta energia até uma coluna de 3.200 quilómetros de altura de material estelar quente puxado da estrela companheira para a anã branca.
Isso é cerca de metade do raio da própria anã branca, muito maior do que as estimativas anteriores dos cientistas sobre tal estrutura. A equipe também detectou raios X refletidos na superfície da anã branca antes da dispersão, algo que havia sido previsto, mas nunca confirmado antes.
O pólo médio recebe esse nome devido às mudanças na força do campo magnético da anã branca. Quando o campo magnético é particularmente forte, estas estrelas mortas extraem material das suas estrelas companheiras, que depois flui em direção aos pólos da anã branca. No entanto, quando o campo magnético de uma anã branca é fraco, o material removido pode formar uma estrutura giratória chamada disco de acreção em torno da anã branca. A partir daí, esse material estelar roubado é gradualmente transportado para a superfície do remanescente estelar.
Para anãs brancas sugadoras de sangue com campos magnéticos moderadamente fortes, a situação é mais complicada. Os cientistas prevêem que, para estes sistemas, um disco de acreção ainda deverá formar-se, mas deverá ser arrastado em direção aos pólos destas anãs brancas. Os campos magnéticos nestes sistemas elevam então este material, formando fontes de material estelar, ou “cortinas de acreção”, que caem sobre os pólos magnéticos da anã branca a milhões de quilómetros por hora.
Os cientistas prevêem que este material que flui para baixo deverá atingir o material ainda em queda, anteriormente levantado pelo campo magnético, criando colunas turbulentas de gás com temperaturas que atingem milhões de graus Fahrenheit, emitindo raios X no processo.
Em janeiro de 2025, a equipe pretende testar essa ideia estudando o sistema EX Hydrae, que está em observação há aproximadamente 7 dias terrestres. IXPE.
As descobertas demonstram a eficácia de uma técnica chamada “polarimetria de raios X”, que mede a polarização dos raios X, no estudo de ambientes estelares extremos e violentos.
“Mostramos que a polarimetria de raios X pode ser usada para fazer medições detalhadas da geometria de acreção de anãs brancas”, disse o líder da equipe, Sean Gunderson, do Instituto Kavli de Astrofísica e Estudos Espaciais do MIT. disse em um comunicado. “Isso abre uma janela para a possibilidade de realizar medições semelhantes em outros tipos de anãs brancas em acreção, para as quais os sinais de polarização de raios X também nunca foram previstos.”
descobertas polarizadoras
As ondas de luz oscilam perpendicularmente à direção de propagação da luz, mas o ângulo em que oscilam pode ser afetado por campos magnéticos e elétricos. Além disso, quando a luz reflete em uma superfície, ela se torna polarizada, o que significa que as oscilações das ondas de luz são organizadas em uma direção comum. Ao estudar a luz polarizada, os pesquisadores podem aprender mais sobre os objetos que ela espalha.
Lançada em 2021, a IXPE é a primeira missão da NASA projetada para detectar raios X polarizados, e a espaçonave estuda alguns dos objetos e eventos mais extremos do universo, como estrela de nêutronsburaco negro e supernova. Esta é a primeira vez que o IXPE é direcionado para estudar o sistema mesopolar, um objeto menor, mas ainda assim um poderoso emissor de raios X.
“Começamos a conversar sobre o quanto o grau de polarização ajuda a entender o que está acontecendo num sistema como este, que a maioria dos telescópios trata como um ponto no campo de visão”, disse o membro da equipe Herman Marshall, do MIT. “Para cada feixe de raios X que sai da fonte, você mede a direção de polarização. Você coleta muitos deles, todos em diferentes ângulos e orientações, e calcula a média deles para obter o grau preferido de polarização e orientação.”
Marshall, Gunderson e colegas descobriram que a polarização dos raios X do EX Hydrae era de 8%, muito maior do que o previsto pelos modelos teóricos. Após esta descoberta, os cientistas confirmaram que os raios X realmente se originaram de uma coluna de gás em colisão com cerca de 3.200 quilômetros de altura.
“Se pudéssemos ficar relativamente perto do pólo da anã branca, veríamos uma coluna de gás estendendo-se por 3.200 quilômetros no céu e depois se espalhando”, disse Gunderson.
Ao medir a direção de polarização destes raios X, a equipa conseguiu confirmar que esta radiação de alta energia ricocheteou na superfície da anã branca antes de viajar pelo espaço.
“O que há de útil na polarização de raios X é que ela permite observar as partes mais internas e dinâmicas de todo o sistema”, acrescentou Swati Ravi, cientista do MIT, membro da equipe. “Quando olhamos através de outros telescópios, não conseguimos ver nenhum detalhe.”
A equipe agora planeja expandir sua investigação sobre o ambiente circundante estrela vampira Além do EX Hydrae, existem outros sistemas que alimentam anãs brancas. Isto pode eventualmente ajudar a compreender melhor o estado final destes sistemas – as explosões de supernovas do Tipo Ia produzidas pelo excesso de oferta de estrelas mortas, que normalmente levam à destruição total de uma anã branca.
“A certa altura, tanto material cai da estrela companheira para a anã branca que a anã branca não consegue mais segurá-lo, e toda a massa entra em colapso e cria um tipo de supernova que é observada em todo o universo e pode ser usada para calcular universo”, concluiu Marshall. “Portanto, compreender esses sistemas estelares anãs brancas ajuda os cientistas a entender as origens dessas supernovas e fala sobre a ecologia da Via Láctea. “
Os resultados da pesquisa da equipe foram publicados em 10 de novembro no O Jornal Astrofísico.
