Esta estrela extrema pode ter enormes maremotos

Numa estrela da Grande Nuvem de Magalhães, enormes ondas de plasma podem colidir repetidamente com a sua superfície à medida que a gravidade de uma estrela companheira mais pequena puxa a estrela maior (ilustrado).

Melissa Weiss/CfA

Por Liz Kruesi

21 de agosto de 2023 às 9h

Tal como as ondas do oceano arrebentando numa praia arenosa, enormes ondas de plasma podem colidir com a superfície de uma estrela massiva.

A estrela faz parte de um par, esticada e puxada pela gravidade da sua companheira. Esse cabo de guerra gravitacional faz com que o brilho da estrela mude drástica e ritmicamente. Agora, uma simulação de computador sugere que este batimento cardíaco constante da luz estelar é causado por ondas gigantes que ondulam e quebram na superfície da estrela, relataram pesquisadores em 10 de agosto na Nature Astronomy. A altura das ondas pode ser até três vezes o diâmetro do sol.

“É muito raro ver estes momentos realmente dramáticos, mas transformadores, em ação”, diz o astrofísico Morgan MacLeod, do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, em Cambridge, Massachusetts.

O sistema estelar, apelidado de MACHO 80.7443.1718, fica a cerca de 160.000 anos-luz de distância da Terra, na Grande Nuvem de Magalhães. Abriga uma estrela visível com 35 vezes a massa do Sol e outra estrela invisível com pelo menos 10 massas solares. Cerca de uma vez por mês, enquanto orbitam um ao outro, eles passam perto o suficiente para que as forças gravitacionais aumentem as marés nas superfícies de ambas as estrelas, suspeitam os cientistas, da mesma forma que a lua puxa os oceanos da Terra (SN: 05/04/11).

Nas estrelas, porém, esse puxão seria substancialmente mais extremo. “Em vez de ter alguns metros de altura, [a maré] pode ter 10% do diâmetro da estrela” que é visível, diz o astrofísico Jim Fuller, do Caltech, que não fez parte do estudo. Numa estrela tão grande como aquela estrela visível – cerca de 24 vezes a largura do Sol – isso corresponde a um maremoto com cerca de 3,3 milhões de quilómetros de altura.

O novo estudo, diz Fuller, “mostra como a dinâmica se torna complicada e interessante quando você tem um sistema extremo como este”.

Os astrónomos não conseguem ver as formas destas estrelas através de um telescópio, mas podem acompanhar como a luz da estrela mais brilhante muda ao longo do tempo. Embora o brilho da maioria das “estrelas pulsantes” conhecidas mude em cerca de um décimo de um por cento, o brilho deste sistema muda em 20 por cento.

Aproximadamente uma vez por mês, duas estrelas a cerca de 160.000 anos-luz de distância da Terra passam perto o suficiente uma da outra para que as forças gravitacionais aumentem as marés no plasma nas superfícies de ambas as estrelas. Uma simulação de computador (mostrada) sugere que o cabo de guerra gravitacional provoca enormes marés no plasma na superfície da estrela maior.

MacLeod queria saber como a dinâmica deste sistema estelar leva a essas mudanças visíveis. Então, ele e o astrônomo de Harvard Avi Loeb simularam como o plasma se move entre essas estrelas enquanto elas orbitam uma à outra.

As ondas podem ficar grandes o suficiente para quebrarem e colidirem com a superfície da estrela mais brilhante, sugere o estudo. Quando uma onda oceânica está longe da costa, é uma onda ondulante e ondulante. Mas à medida que se aproxima da costa, ele sobe e desaba sobre si mesmo. “Algo paralelo está acontecendo aqui”, diz MacLeod. O topo da onda aumenta, “sai de fase com o fundo, dobra-se sobre si mesmo e quebra”.

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Depois de cair na superfície estelar, diz ele, “os detritos que são lançados são alimentados nesta atmosfera em torno da estrela”, como as ondas espumosas deixadas para trás numa praia. À medida que as ondas quebram, a energia é perdida. Essa colisão, sugere o estudo, faz com que as órbitas das estrelas encolham, o que significa que eventualmente estas estrelas poderão colidir e possivelmente fundir-se.

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M. MacLeod e A. Loeb. Ondas quebrando na superfície da estrela pulsante MACHO 80.7443.1718. Astronomia da Natureza. Publicado on-line em 10 de agosto de 2023. doi: 10.1038/s41550-023-02036-3.