Transientes de rádio de longo período: ASKAP J1745-5051 revela origem em anã branca

Alguns sinais vindos do espaço profundo vêm confundindo astrónomos há anos. Chamados de transientes de rádio de longo período, eles emitem um pulso, somem por completo e voltam cerca de uma hora depois - sem que se soubesse por quê.

Observações recentes, porém, confirmaram uma origem bem diferente para um desses eventos.

Em vez de uma única estrela a girar, trata-se de duas estrelas presas numa órbita apertada, em que uma delas arranca gás da outra.

Transientes de rádio de longo período

Esses transientes de rádio de longo período aparecem como picos de brilho em ondas de rádio, entram em silêncio e retornam após minutos ou horas. Até hoje, apenas cerca de uma dúzia foi encontrada.

Um sinal tão lento sempre foi difícil de justificar. A hipótese preferida apontava para uma estrela morta em rotação, mas uma estrela a girar de forma tão “preguiçosa” não deveria gerar pulso de rádio algum.

Sem identificar a fonte real, ninguém conseguia dizer se todos esses sinais tinham a mesma origem ou se eram fenómenos distintos. Faltava ao campo um sistema suficientemente claro para ser destrinchado.

Apanhando o culpado

Kovi Rose, pesquisador de doutoramento em física na University of Sydney, analisava um levantamento em rádio à procura de um tipo de luz distorcida e ligada ao magnetismo. Um dos alvos não correspondia a nada já registado.

O levantamento foi feito com o radiotelescópio ASKAP, da CSIRO, na Austrália, concebido para destacar esquisitices que outros instrumentos deixam passar. Ao investigar melhor, ficou claro que não era uma única estrela, e sim um par, agora catalogado como ASKAP J1745-5051.

A luz combinada indicava que se tratava de uma variável cataclísmica - um sistema em que uma estrela morta rouba gás de uma companheira ainda viva. A estrela morta é uma anã branca, com tamanho próximo ao da Terra, mas com massa quase igual à do Sol.

Duas estrelas, uma órbita

A companheira é uma anã vermelha, uma estrela pequena e fria, com cerca de um décimo da massa do Sol. As duas estão tão próximas que uma volta completa leva aproximadamente 1,4 horas.

Os astrónomos mediram esse período orbital acompanhando a luz das estrelas. As linhas do espectro deslocavam-se para um lado e para o outro conforme o par se movia na direcção da Terra e depois se afastava, seguindo o mesmo ritmo dos pulsos de rádio.

O resto é guiado pela gravidade. O gás arrancado da anã vermelha espirala na direcção da companheira mais massiva e atinge a anã branca; esse processo, chamado acreção, aquece o material até ele brilhar.

Raios X e explosões de rádio

Esse gás em queda fica extremamente quente, e parte dessa energia escapa como raios X. Telescópios espaciais observaram o brilho variar em mais de dez vezes - um indício de que o gás está a acumular-se sobre a anã branca.

As explosões em rádio, por sua vez, parecem nascer noutro lugar - muito provavelmente na região em que os campos magnéticos das duas estrelas se encontram e capturam o gás entre elas. Esses picos acontecem num ponto diferente da órbita em relação aos raios X.

Os raios X também seguem o compasso da órbita, uma ligação que ninguém havia conseguido estabelecer para um desses sistemas até agora. E apenas um ou outro caso havia sido detectado em raios X.

Listras como as de Júpiter

Essas explosões em rádio trazem pormenores nunca observados antes nesse tipo de sinal. Ao longo de um ciclo maior, a emissão sobe e desce de frequência, e cada pulso vem marcado por um padrão fino em faixas.

Uma dessas características não tinha paralelo em nenhum par de estrelas. No céu, esse padrão de bandas claras e escuras só tinha sido visto noutro lugar: na emissão de rádio de Júpiter e da sua lua Io.

Faixas desse tipo surgem quando um feixe de rádio atravessa uma nuvem de gás carregado. Neste caso, esse gás muito provavelmente é o fluxo que sai da companheira e alimenta a anã branca.

O sinal também se interrompe por horas e depois retorna. Esse comportamento de “liga e desliga” combina com anãs brancas em acreção, que, segundo um estudo anterior, podem alternar entre estados activos e inactivos.

Não era um pulsar morto

No início, o suspeito óbvio era uma estrela de nêutrons - um remanescente estelar denso que gira depressa e emite feixes de ondas de rádio. Pulsars são a explicação clássica para pulsos regulares.

Mas havia um problema. Uma estrela de nêutrons que girasse lentamente o suficiente para produzir esses intervalos longos não deveria emitir pulso nenhum. Um artigo recente mostrou como uma anã branca com uma companheira poderia gerar esse padrão.

Sistemas parecidos já tinham sido associados a esses sinais antes, mas nunca havia sido observado um deles a alimentar-se de forma tão evidente.

“Now, we’ve been able to show that the source for one of these transients comes from a white dwarf actively pulling material from a companion star,” said Rose.

Uma Pedra de Roseta estelar

Como este sistema finalmente foi compreendido, ele passa a servir de referência para toda a classe dos transientes de rádio de longo período. A partir dele, os astrónomos podem comparar o próximo pulso lento que aparecer.

“It could help us determine whether other long-period transients are more like pulsars or like white dwarf systems, acting like a stellar Rosetta stone,” said Rose.

A descoberta vai além de um único par de estrelas - ela também oferece uma oportunidade rara de observar uma física que nenhum laboratório consegue reproduzir.

O pulso lento em rádio é obra de uma estrela morta a alimentar-se da vizinha - algo confirmado pelo par estelar, pelo ritmo orbital partilhado e pelos raios X que sobem e descem em sincronia.

Com um caso resolvido, os astrónomos podem começar a organizar essa classe estranha.