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Medir a expansão do Universo acaba de se complicar

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Uma equipa de cientistas acaba de descobrir que as explosões de raios-X “super-suaves” podem ter origigem quer em processos de acreção, quer em fenómenos de fusão nuclear – uma descoberta que torna mais complicada a medição da expansão do Universo.

Durante décadas, astrónomos e astrofísicos basearam as medições da expansão do Universo num determinado tipo de super-nova: as anãs-brancas. Contudo, a descoberta agora divulgada pela Universidade de Tecnologia do Texas, nos Estados Unidos, pode pôr este pressuposto em causa.

A emissão de raios-X “super suaves”, uma gama de raios-X de energia mais baixa, tem sido, até então, considerada como resultado da fusão nuclear que ocorre na superfície de uma anã branca, uma estrela pequena e muito densa.

Um novo estudo, publicado a semana passada na Nature Astronomy, dá conta de uma nova deteção de emissões super-brandas que claramente não são impulsionadas pela fusão nuclear, mostrando que a fusão não é a única forma de ocorrerem. Ou seja, o novo estudo vem desconstruir o que se acreditava até então, frisando que as emissões de raios X “super-suaves” podem ter outra origem.

De acordo com a publicação, os astrónomos detetaram uma uma explosão de raios-X de uma anã branca na Pequena Nuvem de Magalhães a cerca de 200.000 anos-luz, o que indica que a estrela está a puxar o material de uma gigante vermelha companheira a um ritmo tão alto que pode ser a anã branca de mais rápido crescimento já observada.

O evento, apelidado de ASASSN16-oh, foi observado pela primeira vez na Pequena Nuvem de Nagalhães pelo telescópio All-Sky Automated Survey, localizado na Polónia. Observações adicionais do Swift Observatory da NASA e do Chandra X-ray Observatory vieram depois ajudar a verificar a descoberta.

NASA/CXC/M.WEISS

A fonte das emissões agora detetadas não pode ser fruto da fusão, mas antes de acreção

“No passado, fontes de raios-X super-suaves foram associadas à fusão nuclear na superfície de anãs brancas”, disse Maccarone, professor do Departamento de Física e Astronomia da Universidade do Texas, em comunicado. “Quando uma anã branca captura material de uma estrela companheira, o material acumula-se na sua superfície e aquece e, eventualmente, a fusão nuclear ocorre, como numa bomba de hidrogénio”, explicou.

“Mas esta emissão é oriunda de uma região menor do que a superfície da anã branca e temos fortes argumentos contra qualquer tipo de explosão que tenha ocorrido na anã branca”. Em particular, explicou, “não há linhas de emissão amplas em raios-X ou espectros óticos, portanto não pode haver vento forte a ser gerado”, considerou.

“Em alguns casos, a fusão nuclear pode ser constante na superfície de uma anã branca, mas não pode começar imediatamente como uma fusão constante. Deve haver uma explosão de algum tipo quando a fusão começar”.

“Em alguns casos, a fusão nuclear pode ser constante na superfície de uma anã branca, mas não pode começar imediatamente como uma fusão constante. Deve haver uma explosão de algum tipo quando a fusão começar”.

Por tudo isto, acreditam os cientistas, a fonte das emissões agora detetadas não pode ser fruto da fusão, mas antes de acreção, o processo de acumulação de material na superfície de um astro. Neste caso em particular, na superfície da anã-branca.

Duas formas de emissão

No novo estudo, os cientistas sustentam que o sistema em causa consiste numa estrela gigante vermelha altamente evoluída e uma anã-branca com um disco de emissão extremamente grande à sua volta. A velocidade de entrada de material através do disco é instável e, quando o material começa a fluir mais rapidamente, o brilho do sistema dispara para cima da superfície.

“O que estamos a observar aqui é um episódio transitório de uma emissão super-suave, mas sem nenhum dos sinais que associamos à fusão nuclear”, disse Maccarone. “Se uma nova [emissão] ocorresse, esperávamos ver o material a afastar-se da anã branca – o que não acontece aqui. Em vez disso, o que estamos a ver é uma emissão quente do disco que transporta o material da estrela companheira até à anã branca. A massa está a ocorrer numa taxa maior do que em qualquer sistema que tenhamos detetado no passado”.

Sinteticamente, a nova descoberta frisa que existem duas formas para a emissão deste tipo de raios: a acreção e a fusão nuclear. “Os nossos resultados vão contra o consenso de longa data sobre como a emissão de raios-X nas anãs-brancas é produzida (…) Sabemos que a emissão de raios-X pode ser feita de duas formas diferentes”, acrescentou.

“Estou animado com este resultado”, disse Maccarone, notando que este é um “fenómenos totalmente novo e, sempre que é encontrado, é muito emocionante”.

Por mais emocionante que seja, a descoberta pode mudar a forma como os astrofísicos medem a expansão do cosmos – essa pode ser a sua grande virtude. Acreditava-se, até então, que este tipo de super-novas eram uma das formas principais da expansão do Universo, onde as anãs-brancas cresciam em massa explodindo, eventualmente como super-novas do Tipo Ia.

“Estes sistemas são também a forma como medimos a expansão do Universo”, disse Maccarone. Neste sentido, medir a expansão do Universo acaba de se complicar. Para perceber este crescimento, é preciso entender a origem das super-novas do Tipo Ia, que acabam agora de ganhar uma nova forma de produzir explosões de raios-X. Os cientistas precisam agora de refinar o método de medição, tendo em conta o fenómeno da acreção.

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