Depois de analisar uma montanha de dados astronômicos, Clarissa Pavao, estudante de graduação da Embry-Riddle Aeronautical University's Prescott, campus do Arizona, apresentou sua análise preliminar. A resposta de seu mentor foi rápida e em letras maiúsculas: "HÁ UMA ÓRBITA!" ele escreveu.

Foi quando Pavao, uma graduada em física espacial sênior, percebeu que estava prestes a se tornar parte de algo grande – um artigo na revista Nature que descreve um sistema estelar binário raro com características incomuns.

O artigo, publicado em 1º de fevereiro de 2023 e em coautoria com o Dr. Noel D. Richardson, professor assistente de Física e Astronomia em Embry-Riddle, descreve um sistema de estrelas gêmeas que é luminoso com raios-X e alto em massa. Apresentando uma órbita estranhamente circular – uma raridade entre os binários – o sistema gêmeo parece ter se formado quando uma estrela ou supernova explodiu sem o estrondo usual, semelhante a um foguete insatisfatório.

A órbita redonda do binário foi uma pista chave que ajudou os pesquisadores a identificar a segunda estrela no sistema binário como uma supernova esgotada ou "ultra-despojada". Normalmente, depois que uma estrela consome todo o seu combustível nuclear , seu núcleo entra em colapso antes de explodir no espaço como uma supernova. Nesse caso, disse Richardson, "a estrela estava tão esgotada que a explosão nem sequer teve energia suficiente para chutar a órbita para a forma elíptica mais típica vista em binários semelhantes".

O nome do sistema binário soa como uma placa de carro: CPD-29 2176. Os pesquisadores estimam que provavelmente existam apenas cerca de 10 desses sistemas estelares na galáxia atualmente. Ao estudá-lo, eles estão desvendando novas pistas sobre nossos primórdios, como poeira estelar.

"Quando olhamos para esses objetos, estamos olhando para trás no tempo", explicou Pavão. "Conseguimos saber mais sobre as origens do universo, o que nos dirá para onde nosso sistema solar está indo. Como humanos, começamos com os mesmos elementos dessas estrelas."

Richardson acrescentou que, sem sistemas binários como o CPD-29 2176, a vida na Terra seria muito diferente. “Sistemas como este provavelmente evoluirão para estrelas de nêutrons binárias, que eventualmente se fundem e formam elementos pesados ??que são lançados no universo”, observou ele. "Esses elementos pesados ??nos permitem viver da maneira que vivemos. Por exemplo, a maior parte do ouro foi criada por estrelas semelhantes à relíquia de supernova ou estrela de nêutrons no sistema binário que estudamos. A astronomia aprofunda nossa compreensão do mundo e nosso lugar no mundo. isto."

O projeto começou quando Pavão parou no escritório de Richardson na esperança de conseguir uma experiência de pesquisa. "Eu disse: 'Por favor, me dê qualquer pesquisa.'" Ele tinha dados, capturados pelo telescópio de 1,5 metros do Observatório Interamericano Cerro Tololo no Chile, de uma estrela brilhante conhecida como estrela do tipo Be. A estrela Be estava localizada no mesmo local no céu que outra que produziu um grande flash de raios-X. Esse flash - possivelmente algo chamado de "repetidor gama suave" - ??chamou a atenção dos astrônomos, levando Richardson e outros a solicitar dados do telescópio.

Pavao traçou os espectros da estrela Be, mas primeiro ela teve que limpar os dados para que ficassem menos ruidosos. "O telescópio olha para uma estrela e absorve toda a luz para que você possa ver os elementos que compõem essa estrela", observou ela, "mas as estrelas Be tendem a ter discos de matéria ao seu redor. É difícil ver diretamente através todas essas coisas."

A persistência valeu a pena: Pavão conseguiu aprender mais sobre processamento de dados e codificação de computador para poder analisar os espectros estelares. Ela e Richardson encontraram uma linha simples que vinha da estrela e não era influenciada pelo disco ao seu redor. Ela pensou que seu gráfico era um gráfico de dispersão. Richardson pensou o contrário, solicitando seu e-mail com letras maiúsculas. Depois de encaixar rapidamente os dados de Pavão em um programa de computador especial, ele percebeu que havia encontrado uma órbita para a estrela, mas era diferente do esperado. Análises adicionais de dados revelaram que uma estrela estava de fato traçando um círculo ao redor da outra a cada 60 dias ou mais.

Pavão lembra de Richardson dizendo: "Este não é apenas um sistema binário simples."

Entra Jan J. Eldridge, da Universidade de Auckland, co-autor do artigo da Nature e um dos principais especialistas na compreensão de sistemas estelares binários e sua evolução. A pedido de Richardson, Eldridge revisou milhares de modelos de estrelas binárias e encontrou apenas dois análogos ao que ele e Pavão estavam estudando.

Eldridge e seus colegas então diagramaram o ciclo de vida das duas estrelas do sistema binário, explicando como a relíquia da supernova inchou e despejou massa na estrela Be até que ela também começou a se acumular. Por fim, a supernova se tornou uma estrela de hélio de baixa massa que explodiu, deixando para trás uma estrela de nêutrons, mas já havia transferido tanto de sua massa para a estrela Be que a explosão foi sem brilho.

“Basicamente, descobrimos como a supernova ultradespojada interage com a estrela Be e como ela passa por essas estranhas fases do ciclo de vida ”, explicou Pavao. "Em algum momento no futuro, essa estrela Be também será uma estrela de nêutrons supernova à medida que o ciclo continuar. Ela se tornará um sistema binário com duas estrelas de nêutrons, daqui a milhões de anos."