A nebulosa remanescente de uma estrela gigante morta rodeia a estrela do sub-quartel remanescente, outro tipo de submarino quente.
Crédito da foto: Observatorio Europeu do Sul
Os cientistas podem dizer muito sobre uma estrela pela luz que ela emite. A cor, por exemplo, revela a temperatura da superfície e os elementos em torno dela. O brilho se correlaciona com a massa de uma estrela e, para muitas estrelas, o brilho flutua, um pouco como uma vela bruxuleante.
Uma equipe de cientistas liderada pelo pesquisador da UC Santa Barbara, Thomas Kupfer recentemente descobriu uma nova classe desses pulsadores que variam de brilho a cada cinco minutos. Seus resultados apareceram no The Astrophysical Journal Letters.
"Muitas estrelas pulsam, até mesmo o nosso sol faz isso em uma escala muito pequena", disse Kupfer, um estudante de pós-doutorado no Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) da UC Santa Barbara. Um verdadeiro pulsador pode variar de brilho em cerca de 10% devido a uma mudança periódica em sua temperatura, raio ou ambos. “Aqueles com as maiores mudanças de brilho são geralmente pulsadores radiais, 'inspirando' e expirando enquanto a estrela inteira muda de tamanho”, explicou ele. Ao estudar as pulsações em detalhes, os cientistas podem aprender sobre as propriedades interiores dessas estrelas.
Autores da esquerda para a direita: Evan Bauer, Thomas Kupfer e Lars Bildsten.
Crédito da foto: Harrisson Tasoff
Inicialmente, Kupfer e seus colegas da Caltech estavam procurando estrelas binárias com períodos de menos de uma hora nas observações da Zwicky Transient Facility, uma pesquisa no Observatório Palomar, perto de San Diego. Quatro se destacaram devido a grandes mudanças em seu brilho em apenas alguns minutos. Os dados de acompanhamento rapidamente confirmaram que eles eram de fato pulsadores, não pares binários.
Trabalhando com seus colaboradores do Caltech, ao lado do ex-aluno de doutorado da UC Santa Barbara, Evan Bauer, e do diretor do KITP, Lars Bildsten, Kupfer identificou agora as estrelas em destaque como pulsadores de submarinos quentes. Um subdwarf é uma estrela com cerca de um décimo do diâmetro do sol com uma massa entre 20 e 50% da do sol. Eles são incrivelmente quentes - até 90.000 graus Fahrenheit, comparados aos 10.000 F do sol. “Essas estrelas certamente completaram a fusão de todo o hidrogênio em seu núcleo em hélio, explicando por que elas são tão pequenas e podem oscilar tão rapidamente”, disse. Bildsten.
A descoberta foi uma surpresa. Os cientistas não previram anteriormente a existência dessas estrelas, explicou Kupfer, mas, em retrospecto, elas se encaixam bem nos principais modelos de evolução estelar.
Por causa das baixas massas das estrelas, a equipe acredita que eles começaram a vida como estrelas típicas do sol que fundem hidrogênio ao hélio em seus núcleos. Depois de esgotar o hidrogênio em seus núcleos, as estrelas se expandiram para o palco gigante vermelho. Normalmente, uma estrela alcançará seu maior raio e começará a fundir o hélio no centro. No entanto, os cientistas acham que essas estrelas recém-descobertas tiveram seu material exterior roubado por um companheiro antes que o hélio se tornasse quente e denso o suficiente para se fundir.
No passado, os submarcas quentes eram quase sempre relacionados a estrelas que se tornavam gigantes vermelhas, começaram a fundir o hélio em seus núcleos e depois foram despojados por um companheiro. As novas descobertas indicam que esse grupo inclui diferentes tipos de estrelas. "Alguns fazem fusão de hélio e outros não", disse Kupfer.
As pulsações das estrelas permitem que os cientistas sondem suas massas e raios e comparem essas medidas com modelos estelares, algo que antes não era possível. "Conseguimos entender as pulsações rápidas combinando-as com modelos teóricos com núcleos de baixa massa feitos de hélio relativamente frio", disse Bauer.
"As pesquisas do céu estão transformando a astronomia, e o Zwicky Transient Facility está ajudando a tornar essa abordagem pioneira", diz Richard Barvainis, da National Science Foundation, que supervisiona as doações da agência em apoio à instalação. "Este último resultado é um exemplo perfeito - observando estrelas distantes pulsarem em questão de meros minutos, os astrônomos ganharam insights inesperados sobre a evolução estelar."
Kupfer acredita que há mais por vir. "Espero que essas grandes pesquisas no domínio do tempo, como a Zwicky Transient Facility, trarão muitas descobertas inesperadas no futuro", disse ele.
Esses esforços de pesquisa na UC Santa Barbara são apoiados pela National Science Foundation, bem como pela Fundação Gordon e Betty Moore. O Zwicky Transient Facility é financiado pela National Science Foundation, pela NASA e pela Heising-Simons Foundation. Outras instituições contribuintes incluem o Caltech, a Universidade de Washington, a Universidade de Maryland, a Universidade Humboldt de Berlim, o Instituto Weizmann de Ciências e a Universidade de Boston, bem como uma colaboração internacional de parceiros adicionais.
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