Objeto invisível no espaço pode ser rara estrela de nêutrons

Astrônomos identificaram algo incomum em um sistema estelar distante — ou melhor, o que intriga os cientistas é justamente aquilo que não conseguiram enxergar. Resolver esse enigma cósmico pode desvendar novas fronteiras da astrofísica.

Em um artigo publicado na revista Science Advances, pesquisadores de diversas universidades e observatórios da China descrevem o estudo de um sistema binário situado a milhares de anos-luz da Terra, na constelação de Peixes. Nele, uma estrela gigante vermelha é orbitada por aquilo que parece ser uma estrela de nêutrons muito pequena e surpreendentemente pesada.

Batizado de J0008+0128, o sistema foi detectado por meio da análise de dados coletados pelo equipamento chinês LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope) e pelo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment), além do observatório espacial Gaia, da Agência Espacial Europeia, que já foi aposentado.

Enquanto a gigante vermelha aparece com clareza nos dados, o que desperta maior interesse é o elemento invisível — um corpo oculto e massivo que exerce atração gravitacional sobre a gigante vermelha, fazendo com que a estrela oscile de um lado para o outro.

Após eliminar uma extensa lista de possibilidades, os cientistas concluíram que esse objeto invisível é, com grande probabilidade, uma estrela de nêutrons: o remanescente ultradenso de outra estrela massiva que explodiu como supernova, evento que comprimiu o núcleo da estrela moribunda em uma esfera de nêutrons do tamanho de uma cidade. A maioria das estrelas de nêutrons pesa cerca de 1,4 massa solar, ou 1,4 vez a massa do nosso Sol. Esta, por razões desconhecidas, ficaria entre 1,8 e 2,8 massas solares, com a melhor estimativa apontando para 2,2 massas solares.

O mistério reside na origem dessa massa extra; decifrá-lo pode ajudar os cientistas a compreender melhor as complexas interações astrofísicas que geram estrelas de nêutrons — bem como a física bizarra e extrema que ocorre em seu interior. Uma explicação natural para essa estrela de nêutrons de proporções elevadas seria a sucção de uma grande quantidade de material de sua companheira estelar vizinha, exceto pelo fato de que, neste sistema, a órbita da estrela de nêutrons ao redor da gigante vermelha é ampla demais.

“Porque é tão separado, é assim que eles sabem que nunca houve transferência de material para a estrela de nêutrons”, afirma Scott Ransom, astrônomo da equipe do Observatório Nacional de Radioastronomia, que não participou do estudo.

Isso deixa outras duas grandes hipóteses: ou as estrelas de nêutrons podem ser muito maiores do que se suspeitava anteriormente (“o que significaria que não entendemos muito bem a física das supernovas”, diz Ransom) ou a supernova que levou à formação deste corpo foi o resultado da colisão e fusão de duas estrelas anãs brancas menores. Este último cenário não é impossível, mas tais colisões devem ser extremamente raras.

“É possível que houvesse duas anãs brancas e a gigante vermelha, e as duas anãs brancas estivessem em uma órbita muito apertada, orbitando a gigante vermelha, e eventualmente essas duas anãs brancas colidiram e se transformaram em uma estrela de nêutrons massiva”, aponta Ransom. Como alternativa, acrescenta ele, o que parece ser um único objeto extrapesado pode, na verdade, ser um par de estrelas de nêutrons comuns orbitando uma à outra, ou um sistema binário de estrela de nêutrons e anã branca.

Existe ainda pelo menos outra opção. O objeto oculto é tão denso que poderia ser, na realidade, um buraco negro de massa muito baixa, aponta Ransom, uma possibilidade que ele considera mais provável devido ao formato circular inferido da órbita do objeto.

“Astrofisicamente, não há razão para você não ter buracos negros tão pequenos; é só que não vemos nenhum deles em nossa galáxia”, diz ele. “O que [o formato da órbita] provavelmente significa é que o nascimento dessa estrela de nêutrons ou buraco negro não foi especialmente violento.” Acredita-se que o nascimento de um buraco negro de massa estelar seja, em alguns aspectos, mais calmo do que o de uma estrela de nêutrons, sendo que esta última imprime um recuo mais forte capaz de lançar o remanescente estelar recém-formado em uma órbita caótica — ou para as profundezas do espaço. “Portanto, o fato de a órbita ser mais circular pode ser uma evidência de que este é um buraco negro e não uma estrela de nêutrons”, avalia Ransom.

Observações futuras Pode ser impossível saber com certeza absoluta o que é este objeto ou como ele se formou. Observações de acompanhamento com um observatório de raios-X potente para detectar diretamente emissões do objeto misterioso poderiam diferenciar entre os cenários de “buraco negro” e “estrela de nêutrons”, diz Ransom. Fora isso, as opções são limitadas.

“Provavelmente não há pulsações de rádio que qualquer telescópio no mundo vá encontrar nas próximas décadas, porque eles já olharam para isso com os melhores telescópios [de rádio] do mundo”, conclui. “Isso é lamentável, porque teria sido um sinal irrefutável de que era uma estrela de nêutrons. Mas, além disso, eu não sei se há mais alguma coisa que eles possam fazer, então podemos nunca vir a saber.”