Conheça as viúvas-negras e redbacks, pulsares canibais que consomem estrelas vizinhas

Concepção artística de um pulsar consumindo a massa de uma estrela companheira, como uma aranha viúva-negra. (Crédito: NASA)
Salvador Nogueira

O espaço sideral é um zoológico de espécies curiosas, e uma das mais intrigantes é a dos pulsares, objetos ultracompactos que giram depressa e emitem pulsos regulares de ondas de rádio. Agora, um modelo desenvolvido por pesquisadores do Brasil e da Argentina ajuda a explicar como evoluem algumas das mais exóticas variedades de pulsares, que têm por hábito canibalizar estrelas vizinhas. Como seria apropriado num zoológico, elas receberam nomes de animais: as aranhas viúva-negra e sua “prima” australiana, redback.

Os pulsares fascinam os astrônomos desde a sua descoberta em 1967. Quando os astrônomos Jocelyn Bell e Antony Hewish observaram pela primeira vez as emissões pulsadas que deram o nome desses objetos, eles as acharam tão intrigantes que não descartavam serem transmissões de civilizações extraterrestres. Com bom humor, Bell e Hewish batizaram o objeto que descobriram como LGM-1, sigla para little green men ou homenzinhos verdes. Mas não tardou para que se descobrisse que os pulsares são uma categoria de estrelas de nêutrons, espécie de cadáver de uma estrela de massa elevada que, após esgotar seu combustível nuclear, explode como uma supernova.

O pulsar, apesar de menor, tem muito mais massa, e rouba matéria da vizinha, por vezes até destruí-la (Crédito: Nasa)
O pulsar, apesar de menor, tem muito mais massa, e rouba matéria da vizinha, por vezes até destruí-la (Crédito: Nasa)

Estrelas com massa oito vezes maior que a do Sol, ao explodir, ejetam suas camadas mais exteriores, enquanto seu núcleo sofre tamanha compactação que os elétrons mergulham na direção dos prótons e os convertem em nêutrons – daí o nome estrela de nêutrons. São objetos muito compactos, em que a massa restante, equivalente à de um a dois sóis, é comprimida numa esfera com 10 a 30 quilômetros de diâmetro. Quando seu poderoso campo magnético está desalinhado em relação ao eixo de rotação, o feixe de radiação emitido por essas estrelas gira realizando um movimento de precessão. Da Terra, essa radiação é vista de modo intermitente, na forma dos pulsos que caracterizam esses objetos.

Muitos desses pulsares têm estrelas companheiras girando em torno deles. Alguns são acompanhados por uma estrela cuja massa corresponde de 20% a 40% da massa do Sol e formam sistemas conhecidos como redback, aranha australiana que tem uma listra vermelha no abdômen negro. Já os pulsares acompanhados de estrelas menores, com 5% da massa solar, são chamados viúva-negra.

Os sistemas receberam esses nomes porque, neles, a estrela de maior massa e também mais densa – o pulsar – contribui para “evaporar” a de menor massa. É algo semelhante ao que ocorre com essas aranhas: as fêmeas, bem maiores que os machos, os matam depois da cópula. “Os norte-americanos e os australianos usaram esses apelidos e pegou”, conta o astrofísico Jorge Horvath, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP). “Agora esses sistemas são conhecidos como spiders [aranhas].”

O trabalho que Horvath desenvolveu com os colegas argentinos Omar Benvenuto e María Alejandra De Vito, ambos da Universidade Nacional de La Plata, dá um importante passo para compreender a evolução desses sistemas. O modelo do trio mostra que há uma relação evolutiva entre os sistemas redback e viúva-negra.

Em ambos os casos os pulsares consomem parte da massa de suas companheiras por um mecanismo chamado acréscimo ou acreção. Bem mais densos, os pulsares apresentam um intenso campo gravitacional que atrai a massa da estrela companheira. Eles funcionam como um aspirador de pó que suga os pedaços da vizinha que se esfarela. Mas esses sistemas aranhas também podem assumir uma configuração bem mais interessante: a órbita de suas estrelas pode evoluir até que a distância entre as duas seja inferior à da Terra à Lua.

Nesses casos, quando a massa da companheira se torna muito pequena (5% da massa solar), típica dos sistemas viúva-negra, ela acaba consumida por um segundo mecanismo: evaporação. A radiação e as partículas emitidas pelo pulsar varrem parte da massa da companheira para longe, como um sopro que afasta a poeira da mesa. “Nas simulações, descobrimos que em alguns casos haveria tempo suficiente para o pulsar causar a evaporação total da companheira”, conta Horvath. “Vimos também que, em outros casos, poderia restar, a uma distância maior do pulsar, um ‘caroço’ com massa equivalente à de um planeta”, diz.

Os pesquisadores detalharam essas trajetórias evolutivas em um artigo no periódico Astrophysical Journal Letters. Nesse trabalho, eles mostraram ainda que o comportamento desses sistemas depende tanto da distância inicial entre o pulsar e a estrela companheira quanto da massa inicial desta. Quando a companheira está em uma órbita próxima ao pulsar, que ela completa em menos de um dia terrestre, sua massa é consumida por acreção e alguns desses sistemas evoluem para se tornar os redback. Já se a distância for menor, equivalente a uma órbita de menos de três horas, a estrela companheira é consumida por evaporação, típica dos sistemas viúva-negra. Os pesquisadores viram ainda que, sob certas condições, o primeiro sistema pode se converter no segundo. “Nesses sistemas, a massa dos pulsares aumenta muito, algo importante para compreender a natureza da matéria que os compõe”, explica Horvath.

Na modelagem, Horvath e colegas incluíram os efeitos das emissões de radiação e partículas do pulsar sobre a evolução do sistema. “A emissão influencia de duas maneiras: ela pode arrancar camadas de gás da companheira [evaporação] e a matéria atraída para o pulsar gera raios X intensos o suficiente para afetar a estrutura da companheira”, afirma Marcelo Allen, professor do Instituto Federal de São Paulo, que não participou do estudo.

A compreensão completa de redbacks e viúvas-negras exigirá novos esforços. “Estamos longe de uma formulação teórica satisfatória para explicar o comportamento observacional em longas escalas de tempo”, avalia Flavio D’Amico, astrofísico do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais.

Uma versão desta reportagem foi publicada na revista “Pesquisa Fapesp”.

Acompanhe o Mensageiro Sideral no Facebook, no Twitter e no YouTube

Comentários

  1. Uma coisa que aprendi na Bíblia, em cursos da Fundação Getúlio Vargas, é a razoabilidade, não usem a fé para fundamentar teorias estapafúrdias, pois muitas dessas teorias são apenas dogmas, ou seja, coisas que apenas a sua igreja prega, muitas vezes todos os religiosos são chamados de ridículos por causa de uns idiotas, até Salomão defendia a Ciência.

  2. Salvador. Acredita que podemos sonhar com uma teoria da gravidade quântica nas próximas décadas ou seria pedir demais?

  3. Olá Salvador!

    Certa vez li um artigo falando que o atrito entre as partículas girando quase a velocidade da luz ao precipitarem para dentro de uma estrela de nêutrons ou buraco negro é tão grande que a temperatura sobe zilhões de graus e expele jatos tão carregados de energia que esse era o processo mais energético do universo.

    O que me chamou a atenção era que eu imaginava que os processos mais energéticos do universo ocorria nas reações nucleares quando uma estrela colapsava, isto é, uma supernova.

    Seja como for, é impressionante imaginar que algo tão comum como o atrito possa ter tamanha força.

    1. Pallando, a supernova, acredito eu, ainda é mais energético. Mas a aceleração de partículas na beira de um buraco negro ou estrela de nêutrons também não é de se desprezar. Talvez seja o processo mais energético no sentido de algo que é contínuo. Uma supernova tem uma explosão momentânea.

  4. Salvador,

    Uma anã branca é do tamanho de um planeta, e muito densa, certo?
    Uma estrela de neutrons tem poucos quilômetros, e muito mais densa, certo?
    Então, na verdade, um buraco negro, que tem densidade e campo gravitacional muito mais forte ainda, seria bem menor que a estrela de neutrôns?
    Qual seria seu tamanho???

    1. Isso. Como não temos ainda uma teoria da gravidade quântica, sua massa em tese seria comprimida até um tamanho infinitesimal — a tal singularidade relativística. Mas o tamanho do buraco negro costuma ser definido pelo tamanho do horizonte dos eventos — a fronteira que separa o ponto de não-retorno para a luz. O tamanho de um buraco negro típico (ou seja de seu horizonte dos eventos) seria de uns 30 km, o mesmo de uma estrela de nêutrons. Só que, enquanto a estrela de nêutrons teria umas 2 vezes a massa do Sol, o buraco negro teria umas dez. 😉

  5. Salvador, como vai?
    Me diz uma coisa, como pode existir uma estrela próxima de uma estrela de neutrôns? Ela sobrevive bem mesmo estando próxima no momento da supernova? e o quanto próximo estamos falando? Distancias entre Terra e Júpiter? ou menos ainda?
    Isso me intriga um pouco. Diz aí !!!
    Ficou legal o video.

    1. Alan, presume-se que a estrela companheira não estivesse tão próxima na época em que a supernova detonou, permitindo sua sobrevivência. (Ainda assim, estamos falando de escalas do Sistema Solar.) E depois, com a evolução do sistema, essa distância cai ainda mais. No caso das viúvas-negras, as duas estrelas chegam a caber na órbita da Lua em torno da Terra!

  6. Salvador, parece que há novidades sobre a estrela KIC8462852 (aquela do brilho esquisito). Se entendi bem a teoria da família de cometas foi, em razão de novos estudos, completamente descartada.

  7. Salvador, interessante essa pesquisa!

    Tenho uma dúvida relacionada a esse assunto: alguns tipos de supernova ocorrem quando uma anã-branca consome matéria de sua companheira, por acreção. Quando atingem um limite determinado de massa, acabam explodindo. Isso ocorre também com pulsares?

    Desde já agradeço pela resposta!

    1. Hmm, boa pergunta. Os pulsares são um problema diferente, porque eles já colapsaram, e o que pode acontecer é eles atingirem um limite de massa que os converta em buracos negros. Não sei se isso vem acompanhado de uma detonação, a exemplo das supernovas.

  8. Salva, qual o limite de massa para uma estrela virar uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, após a explosão da supernova? Esses sistemas canibais poderiam gerar novas explosões de supernova tipo I? Abs..

    1. Então, depende de quanta massa a estrela perde na detonação da supernova. Mas uma estimativa boa é de que estrelas com mais de 20 vezes a massa do Sol acabam colapsando para virar buraco negro.

  9. Suponho que o mesmo “canibalismo” ocorra na interação do buraco negro do centro de nossa galáxia com suas espirais – resguardadas as devidas dinâmicas.

    Salvador, pergunta: o que diferencia pulsares de buracos negros, e o que os assemelham?

    1. Por zilhões de anos, eu acho. Em tese, ele não gera mais reações termonucleares, então deve ir esfriando. Mas é um processo megalento, creio eu.

    2. Minha dúvida está relacionada a isso. Um pulsar é, originalmente, uma estrela de nêutrons. Daí ele vai acrescentando matéria… e será que isso tende a mudar a natureza dele de alguma forma? Qual seria a evolução do próprio pulsar? Imagino que, pela acreção de muito mais matéria, ele poderia se transformar em um buraco negro ou quem sabe novamente em uma estrela de alta temperatura.

      1. Se juntar matéria suficiente, pode colapsar de vez e virar buraco negro. Sem falar que a acreção acelera a velocidade de rotação e “rejuvenesce” o pulsar.

  11. Bom dia Salvador.
    Passei para lhe agradecer pelo ótimo trabalho…

    Em um país carente de cultura você é sem dúvida um dos grandes jornalistas do Brasil e com a mente mais aberta e com mais vontade de dividir o conhecimento.

    Muito obrigado!

  12. Bom dia Salvador. Excelente matéria, como de costume…

    Fiquei com duas dúvidas aqui:

    1- As estrelas que orbitam os pulsares podem ter sido geradas pelas nebulosas resultantes das super-novas? Em linha do tempo: estrela massiva → super-nova → pulsar + nebulosa → pulsar + estrela(s) canibalizada(s).

    Se isso for possível, podemos dizer que o cadáver da estrela primordial está consumindo de volta uma parte da massa que já foi sua um dia…

    2- Quando você mencionou no texto sobre “caroço” do tamanho de planetas, me lembrei do pulsar Lych (eis mais uma prova da utilidade dos nomes notáveis em vez das tradicionais sopas de letrinhas e números) que possui planetas em sua órbita. Seriam estes planetas “caroços” restantes de estrelas consumidas anteriormente pelo Lych?

    1. Normalmente, as estrelas nascem juntas de uma nebulosa, a menor e a maior (que explode e vira supernova, enquanto a outra continua segue sua vida e é canibalizada).
      Sobre planetas, sim, esse é um possível mecanismo de formação para planetas de pulsares, mas no caso do Lych, difícil. São três os planetas! Acreção é o mais provável!

      1. Entendi, nesse caso não é possível que uma estrela seja formada a partir do material ejetado pela mesma super-nova que deu origem ao pulsar, que, agora, a consome…

        Uma vez que estes sistemas “spiders” devem ser todos provenientes de sistemas anteriormente binários, o que explica a formação destes sistemas com uma estrela com M > 8 Ms e outra estrela com M < 0,05 Ms???

        Talvez o vento estelar forte de uma estrela massiva empurre o gás ao seu redor e interfira no crescimento de uma estrela vizinha que ainda esteja no começo do processo de acresção, deixando esta "sem gás" para continuar crescendo… Pode ser isso???

        1. Bruno, além desse fato de que uma estrela pode acabar juntando massa de forma mais eficiente que a outra, gerando uma maior e outra menor, você precisa lembrar que a evolução do sistema leva à perda gradual de massa da companheira menor, o que a faz ficar ainda menor com o passar do tempo.

          1. Verdade… estes pulsares podem estar devorando suas respectivas companheiras há milhões de anos, e o que estamos observando já deve ser o resultado de um processo avançado…

  13. TUDO MENTIRA!

    1.O SOL não é uma estrela e SIM UM LUZEIRO. Ele é uma esfera de 51 km que se move em círculos sobre a superfície da terra.
    2.O sol não está a 149.000.000 de km e SIM 4.828 km acima da terra, abaixo das estrelas que ficam à 4.998 km.
    3.A gravidade não existe. A gravidade é uma ilusão. Os objetos não são acelerados para baixo, mas É O DISCO DA TERRA QUE ACELERA PARA CIMA a 9,8 m/s², movido por uma força misteriosa chamada energia escura.
    4.A terra não é um planeta. Não é redonda e SIM PLANA, em um círculo com o pólo da Antártida segurando os mares. E uma cúpula em cima da terra, onde fica o firmamento.
    5.Os planetas não existem. São estrelas mortas ou “Errantes”.
    6. Até o século 19 todos sabiam disso, mas depois veio a NASA e mentiu para TODOS.

    2. Asneira por asneira, pelo menos as do cara do G1 são mais engraçadas…

      Já esse zézinho do Terra me preocupa mais, pois ele sabe escrever frases legíveis (apesar de alguns erros de pontuação), e isso quer dizer que ele deve ter um QI maior que o de um molusco bivalve (ostra)… ou seja, ele tem capacidade para entender que esses absurdos não tem qualquer embasamento científico, mesmo assim acredita neles…

      Nesse aspecto, ele me faz lembrar de certos carolas que batem cartão aqui, por mais que os absurdos defendidos não tenham quaisquer semelhanças…

    3. Quer dizer então que se a Terra é plana os satélites artificiais vão de um lado para o outro e não a circundam. Ou circundam e a NASA esconde as imagens do lado de baixo da Terra para dar a “impressão de que ela é redonda”. E todos os planetas também são como tampas voltadas para nós, inclusive o Sol. Fantástico!
      Provavelmente deixaram aberta a porta de algum sanatório para doentes mentais.

      1. “Eles mudaram a verdade em mentira, adorando e servindo a criatura em lugar do Criador” (Romanos 1:25).
        “E DEITOU A VERDADE POR TERRA; E O QUE FEZ PROSPEROU” (Daniel 8:12).
        ” O homem do pecado, o filho da perdição, o qual se opõe e se levanta contra tudo que se chama Deus ou é objeto de culto, a ponto de assentar-se no santuário de Deus, ostentando-se como se fosse o próprio Deus” (2 Tessalonicenses 2:3-4).
        “Tinham um rei sobre eles, o anjo do abismo, cujo o nome em hebraico é Abadom, e em grego, Apoliom” (Apocalipse 9:11). >foguete da Nasa >Apolo 11 >Apolo deus sol romano. “Não terá outros deuses diante de mim” (Êxodo 20:3).

        *FIRMAMENTO tem a função de separar as águas que estão sobre o firmamento e das águas que estão abaixo do mesmo. (Gênesis 1:6-8).
        *Localização da ABOBODA >cúpula=domo (Amos 9:6).
        FORMATO da aboboda (Jó 22:14).
        Aboboda é o firmamento chamado CÉU (Gênesis 1:7-8).
        *A estrutura do céu não é abstrato ou gasoso, O CÉU É SOLIDO (Jó 37:18).
        *Visão da terra PLANA (Daniel 4:10,11,20). >Se a terra for redonda, a árvore não poderia ser visualizada do outro lado do planeta. Mas ser for plana, seria sim possível ser visualizada por todos os reinos da terra.
        Outra referência DO FORMATO DA TERRA (Mateus 4:8 e Lucas 4:5). >numa terra redonda não seria possível Jesus e satanás visualizarem todos os reinos da terra. Porém numa terra plana, pelo campo de visão, seria perfeitamente possível satanás ter mostrado a Jesus todos os reinos da terra.
        *Citação do SOL (Eclesiastes 1:5). >Qual se move e NÃO ESTA ESTATICO.
        *O SOL É UM LUZEIRO E não uma estrela (Gênesis 1:14-18).
        *O SOL ESTA NO FIRMAMENTO E NÃO NO UNIVERSO. >POIS QUE, SE EXISTIR UM UNIVERSO (que não existe), NEM DEUS PODE TER SUA MORADA. >Pois que ISAÍAS 40:22. Diz que: “ELE SE ASSENTA NO SEU TRONO ACIMA DA CUPULA DA TERRA”
        *Os escritores estavam inspirados pelo ESPIRITO SANTO (2 Pedro 1:21 e Efésios 1:15-18).
        *Aonde está assentado Deus (Isaías 40:22) diz ser um formato REDONDO E CIRCULAR, e não diz ser esférico ou bola.
        >CIRCULO – formato bidimensional >um polígono de infinitos vértices e infinitos lados.
        >ESFERA – figura tridimensional >um poliedro de infinitos vértices e infinitas faces.
        *Deus traçava um circulo para criar a terra (Provérbios 8:26-29). >circular, redonda, mas plana.
        *A face do Seu Trono (Jó 26:7-11). >verbo utilizado: TRAÇAR >fig. Bidimensional >uma esfera não pode se traçar.
        *Na Bíblia original em HEBRAICO:
        KHUG: círculo, redondeza. DUR: bola, esfera.
        *O profeta sabia diferenciar um círculo de uma bola (Isaías 22:18).

        Em fim nós os verdadeiros filhos de Deus vamos lutar em restaurar a verdade.
        Cada um tem o livre-arbítrio para acreditar no que quiser. MAS A VERDADE É UMA SÓ.
        Me ensinaram que 2+2=5, mas vou de atrás da verdade que 2+2=4. O cinco é ilusório e mentira, o quatro claro, verdadeiro e coerente.

        “CONHECEREIS A VERDADE, E A VERDADE VOS LIBERTARA” João 8:32.
        “Quando vier, porém, o Espírito da verdade, Ele vos guiará a toda a verdade” João 16:13.
        Abraços à todos.

        2. Mais um que vem citar a Bíblia como a excelência em ciência. Imagino que os sacerdotes hebreus possuíam grandes telescópios e grande centros de Física do “Espírito Santo” para chegar a estas “fantásticas conclusões” que o comentarista da Terra, ou devo dizer, lunático da Terra, cita, como a Terra plana. Será que quando ele contrai uma infecção também fica citando capítulos ou versículos ou toma antibióticos? Ou é excesso de Ritalina que o prezado anda ingerindo?

    5. “Bazinga!”. Quanto a gravidade, é verdade, ela não existe, é tudo mentira da NASA, “Newton Associates for Space Alberts”. Quer fazer um teste? Vá ao prédio mais alto que você encontrar, tem que ser um bem alto para experiência que mostra que a gravidade é mentira dê certo, se jogue lá de cima e se você não passar do chão é porque a gravidade não existe. Se ela existisse seu corpo atravessaria o chão até o centro da Terra Oca ou até a parte abaixo da Terra Plana, há algumas divergências nas teorias, e cairia pelo espaço afora até a esfera das estrelas fixas. O que acontece dai para a frente é um mistério a ser desvendado numa sessão do espiritismo de porco, onde todos os espíritos são verdes e torcedores do Palmeiras.

    2. Dica: Use um navegador compatível com o Adblock Plus e bote “*paywall*” (sem aspas) na lista de filtros. Problem solve.

    3. Vale a pena assinar a Folha para ter acesso ao blog, são apenas 29,90 mensais…. Ou assinar o UOL, a partir de algo próximo a 10 reais por mês… Recomendo, ambas as assinaturas trazem muitas outras boas coisas!

      Quanto aos piratas, lembrem-se: não existe informação de qualidade que não tenha custo para ser obtida…. “Notícias grátis” é uma falácia. Como dizem, não existe almoço grátis…

  15. De fato, pulsares em conjunto com quasares, energia escura, matéria escura e buracos negros compõe os objetos/fatores de per si, mais intrigantes do Universo conhecido.
    Intrigantes em dinâmica são também os mecanismos complexos como a evolução estelar, lentes gravitacionais, dinâmica gravitacional, canibalismo entre galáxias, interação entre sistemas estelares tais quais estes mostrados na matéria, etc. Instigante acompanhar nossa compreensão do desconhecido em primeira mão.

  16. Salvador, o que explicaria a existência de uma estrela nas bordas de onde há pouco explodiu uma supernova? Ela se formou com o material ejetado pela estrela original que explodiu? Ou tratava-se antes de um sistema solar binário, onde uma explodiu e a outra resistiu bravamente à explosão, tendo uma sobrevida na zona de perigo? Abraço!

  17. Salvador,é possível que existam planetas orbitando alguns pulsares(e suas companheiras)pelo Universo?Ou isso é impossível?E como seria a situação desses possíveis planetas,caso existam,pois também,eles,poderiam sustentar qualquer forma de vida?
    Abraços para você,Salvador!

    1. Já *sabemos* que há planetas orbitando pulsares! Mas duvido que qualquer forma de vida possa morar neles, devido ao ambiente extremo de radiação. Abraço!

Comments are closed.