Uma anã branca apanhada numa fase excecionalmente rara da sua evolução, a orbitar uma estrela de neutrões que gira centenas de vezes por segundo. NGC 362D oferece aos astrónomos um instantâneo de uma fase muito inicial da evolução de um sistema binário, no qual as duas estrelas trocaram matéria durante milhões de anos. Atualmente, o sistema é composto por um pulsar de milissegundo e pela estrela que outrora lhe transferiu matéria, agora nas fases mais iniciais da sua evolução como anã branca.

O estudo internacional, liderado pelo INAF (Istituto nazionale di astrofisica) e pela Universidade de Bolonha, foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics Letters. NGC 362D foi recentemente descoberto através de observações com o radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, no âmbito do projeto TRAPUM (TRAnsients and PUlsars with MeerKAT). Os dados de rádio permitiram aos astrónomos caracterizar o pulsar e o seu sistema binário com elevada precisão, determinar a sua posição e procurar a sua companheira pouco brilhante em imagens de arquivo do Telescópio Espacial Hubble. Estas observações, recolhidas entre 2006 e 2016 em nove filtros, desde comprimentos de onda ultravioleta até ao infravermelho próximo, permitiram à equipa identificar a companheira do pulsar e reconstruir as suas propriedades e história evolutiva, comparando-as com modelos de evolução estelar.

A análise revelou que a companheira de NGC 362D é a anã branca mais jovem alguma vez identificada num sistema binário que contenha um pulsar de milissegundo. Mais precisamente, trata-se de uma proto-anã branca de hélio com uma massa equivalente a apenas 0,18 sóis, cuja fase de transferência de massa terminou há apenas cerca de 600 milhões de anos e que ainda se encontra nas fases iniciais da sua evolução rumo à sequência de arrefecimento das anãs brancas.

Notavelmente, o estudo também relata outra característica sem precedentes. Pela primeira vez num sistema deste tipo, as observações mostram que a anã branca emite menos luz ultravioleta do que o esperado, como se parte da sua radiação fosse atenuada antes de chegar até nós. Uma possível explicação é que ainda exista algum material a rodear a estrela, talvez remanescente do processo de transferência de massa, que absorve parte da sua radiação antes de esta chegar até nós.

"O que torna este sistema particularmente interessante é a possibilidade de o observar numa fase muito inicial da sua evolução", explica Greta Ettorre, primeira autora do estudo e doutoranda na Universidade de Bolonha. "Além disso, a atenuação do sinal que observámos no ultravioleta pode indicar a presença de material que ainda rodeia a anã branca".

O enxame globular NGC 362 observado pelo Telescópio Espacial Hubble com o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys). A imagem combina observações em luz azul e vermelha e na luz emitida pelo hidrogénio (Hα), permitindo distinguir as estrelas individuais do enxame. Crédito: ESA/Hubble e NASA

Para compreender plenamente o que este resultado significa, precisamos de recuar um pouco e reconstruir a história deste sistema binário. Os pulsares de milissegundo são estrelas de neutrões extremamente compactas que podem girar centenas de vezes por segundo. Esta rotação extraordinariamente rápida resulta de um processo prolongado no qual a massa e o momento angular são transferidos para a estrela de neutrões. É como dar um empurrão extra a um pião, fazendo-o girar cada vez mais depressa.

Este processo é conhecido como mecanismo de "reciclagem" dos pulsares. Durante este processo, a estrela dadora perde progressivamente as suas camadas exteriores, acabando por deixar para trás um núcleo compacto que evoluirá para uma anã branca. As observações do Hubble permitiram aos astrónomos identificar a companheira nesta fase inicial da sua evolução.

"NGC 362D oferece-nos atualmente uma oportunidade única para estudar o que acontece imediatamente após o processo de reciclagem do pulsar de milissegundo", afirma Emanuele Dalessandro, investigador do INAF e coautor do estudo. "Neste contexto, a possível presença de material em torno da anã branca é particularmente interessante. De facto, poderia produzir sinais em comprimentos de onda de rádio, para além de no ótico, semelhantes aos observados em sistemas com companheiras não degeneradas, e poderia, por isso, ajudar-nos a interpretar corretamente as propriedades de outros sistemas jovens".

A importância do resultado vai, portanto, além do próprio sistema NGC 362D: a identificação das características destas fases evolutivas, ainda pouco compreendidas, poderá ajudar os astrónomos a reconstruir corretamente as histórias evolutivas de outros sistemas de pulsares de milissegundo.

"Os pulsares de milissegundo giram com uma regularidade extraordinária e podem ser utilizados como verdadeiros relógios naturais. Medir os tempos de chegada dos seus pulsos com extrema precisão permite-nos, entre outras coisas, estudar a gravidade em condições extremas e realizar testes cada vez mais precisos da relatividade geral. Compreender o seu ambiente e reconstruir a sua história evolutiva é, por isso, essencial para explorar plenamente o que estes notáveis laboratórios cósmicos nos podem revelar", conclui Ettorre.

// INAF (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)

Quer saber mais?

Pulsares:
Wikipedia
Pulsar de milissegundo (Wikipedia)

Estrelas de neutrões:
Wikipedia
Universidade de Maryland

Anã branca:
NASA
Wikipedia

NGC 362:
Simbad
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Arquivo de Ciências do eHST
Wikipedia