Se você pudesse cavar uma colher de chá de matéria ordinária de uma anã branca, pesaria cerca de 5,5 toneladas na Terra. Essa densidade absurda é a marca registrada de uma anã branca: não uma estrela jovem e brilhante, mas o núcleo residual de uma que já está morta.
A maioria das estrelas na galáxia, incluindo o Sol, está destinada a terminar assim. Uma anã branca é o que resta depois que uma estrela semelhante ao Sol esgota seu combustível, expele suas camadas externas e deixa para trás um núcleo compacto que esfria lentamente. O estudo desses objetos revelou algumas das físicas mais estranhas do universo, desde matéria mantida por regras quânticas em vez de calor até estrelas roubando gás de planetas que as orbitam.
A Morte Que Deixa um Cadáver
As estrelas passam a maior parte de suas vidas fundindo hidrogênio em seu núcleo, e o Sol não é exceção. Eventualmente, esse combustível acaba e as camadas externas da estrela se dispersam no espaço, expondo um núcleo queimado por baixo — a anã branca.
Nosso próprio Sol seguirá este caminho. Em aproximadamente 5 bilhões de anos, ele se expandirá para se tornar um gigante vermelho grande o suficiente para engolir Mercúrio e Vênus, e muito provavelmente também a Terra junto com eles, antes de se acomodar como uma anã branca. O que fica não gera mais energia através da fusão; simplesmente irradia o calor que já possui, desaparecendo em períodos de tempo inimaginável.
Matéria Espremida Além Dos Limites
A densidade de uma anã branca não é uma curiosidade menor — define o que o objeto é. Amostras de matéria de anã branca ao centímetro cúbico podem pesar entre 100.000 e 100.000.000 gramas, dependendo da estrela, é por isso que essa única colher de chá de material pesa 5,5 toneladas.
Nessa escala, os próprios átomos são reorganizados. Dentro de uma anã branca, os núcleos atômicos vizinhos estão apenas cerca de 1,2×10⁻¹² metros de distância, bem dentro do raio de Bohr de 5,3×10⁻¹¹ metros que mede aproximadamente um átomo de hidrogênio. O que impede a estrela de colapsar ainda mais não é calor ou pressão de gás ordinária — é a pressão de degeneração de elétrons, o mesmo efeito quântico que em última análise limita o quão massiva uma anã branca pode ser.
A Estrela Escondida Ao Lado De Sua Gêmea Mais Brilhante
A anã branca conhecida mais próxima também é uma das mais famosas, simplesmente por causa de seu vizinho. Sirius B é o parceiro menor do sistema binário de Sirius, situado a apenas 8,6 anos-luz de nós — perto o suficiente para que sua descoberta se tornasse uma verdadeira história de detetive.
Sirius B foi capturada em flagrante em 31 de janeiro de 1862, quando o astrônomo americano e construtor de telescópios Alvan Graham Clark avistou um ponto de luz tênue ao lado do brilho de seu vizinho mais brilhante. Mais de um século depois, o satélite Hipparcos determinou diretamente a distância do sistema através de paralaxe, medindo 2.637 parsecs, ou 8.601 anos-luz, uma melhoria de 20% na precisão em relação ao que era conhecido antes.
Extremo Até Pelos Padrões de Anã Branca
Nem todas as anãs brancas se encaixam em um único molde. ZTF J1901+1458 está entre as menores e mais massivas já encontradas: ela comprime mais de 1,3 vezes a massa do Sol em uma esfera de apenas 2.140 quilômetros de diâmetro, um raio que cai entre a Lua e Mercúrio. Comprimir tanta massa em tão pouco espaço empurra o objeto perto da borda do que uma anã branca pode ser antes de colapsar ainda mais.
Exemplos mais ordinários mostram a faixa típica. Procyon B e a Estrela de van Maanen cada uma carregam uma fração da massa do Sol — 0,6 e 0,7 massas solares respectivamente — comprimidas em raios de apenas cerca de 0,012 e 0,011 vezes o raio do Sol. Pequenas variações de massa entre anãs brancas se traduzem em diferenças significativas de tamanho, pois as mais massivas são na verdade mais compactas.
Um Limite Com um Prêmio Nobel Anexado
Há um limite rígido para a quantidade de massa que uma anã branca pode carregar. Uma anã branca não rotativa máxima em torno de 1,44 vezes a massa do Sol, um limite conhecido como limite de Chandrasekhar; além desse ponto, a pressão de degeneração de elétrons simplesmente não pode suportar a estrela contra sua própria gravidade. Subrahmanyan Chandrasekhar elaborou este modelo em 1931 e recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1983 por seu trabalho sobre a evolução das estrelas.
Esse número de 1,44 assume gravidade newtoniana simplificada. Uma vez que a relatividade geral e correções realistas para as interações entre partículas carregadas são incluídas, o mesmo cálculo se estabelece em um limite ligeiramente mais baixo de cerca de 1,38 massas solares — um lembrete de que até uma constante de livro didático depende de como você faz a matemática.
Uma Anã Branca Apanhada Comendo um Planeta
Uma anã branca em particular ofereceu aos astrônomos um lugar na primeira fila para um crime em câmera lenta. A estrela é pequena mas ferozmente quente, fervendo a 28.000 graus Celsius, cinco vezes mais quente que o Sol. Um planeta gigante ainda a orbita, mas a uma distância tão próxima que completa uma órbita completa em apenas 10 dias, e a luz de alta energia da anã branca está gradualmente despindo a atmosfera do planeta.
A maior parte desse gás que escapa se dispersa simplesmente no espaço, mas parte dele se enrola em um disco que canaliza material para a anã branca a uma taxa de 3.000 toneladas por segundo. O planeta condenado fica a cerca de 1.500 anos-luz da Terra, na constelação de Câncer.
Quando Uma Anã Branca Explode Em Vez De Desaparecer
Nem toda anã branca termina silenciosamente. Se ela atrai matéria extra suficiente de uma estrela companheira, pode ser impulsionada para a catástrofe em vez de um resfriamento gradual, desencadeando uma supernova Tipo Ia. Por décadas isso foi principalmente teórico, mas o caso foi fechado em 2014, quando a supernova SN 2014J foi observada na galáxia próxima Messier 82, dando aos astrônomos evidência direta de que uma anã branca era realmente a fonte.
A explosão em si é violenta quase além da imaginação. Os escombros são expelidos a velocidades entre 5.000 e 20.000 quilômetros por segundo — cerca de 6% da velocidade da luz — um ritmo que transforma o que era uma vez um cadáver estelar esfriando tranquilamente em uma breve explosão catastrófica de energia.