Pela primeira vez para anãs brancas, os núcleos queimados de estrelas mortas, os astrônomos descobriram que pelo menos um membro dessa família cósmica tem duas faces. Um lado da anã branca é composto de hidrogênio, enquanto o outro é composto de hélio.

"A superfície da anã branca muda completamente de um lado para o outro", diz Ilaria Caiazzo, pós-doutoranda do Caltech que lidera um novo estudo sobre as descobertas na revista Nature . "Quando eu mostro as observações para as pessoas, elas ficam maravilhadas."

As anãs brancas são restos escaldantes de estrelas que já foram como o nosso sol. À medida que as estrelas envelhecem, elas se transformam em gigantes vermelhas; eventualmente, seu material fofo externo é soprado e seus núcleos se contraem em anãs brancas densas e quentes . Nosso sol evoluirá para uma anã branca em cerca de 5 bilhões de anos.

A recém-descoberta anã branca, apelidada de Janus em homenagem ao deus romano de duas faces da transição, foi inicialmente descoberta pelo Zwicky Transient Facility (ZTF), um instrumento que escaneia os céus todas as noites do Observatório Palomar da Caltech, perto de San Diego.

Caiazzo estava procurando por anãs brancas altamente magnetizadas, como o objeto conhecido como ZTF J1901+1458, que ela e sua equipe encontraram anteriormente usando o ZTF. Um objeto candidato se destacou por suas rápidas mudanças de brilho, então Caiazzo decidiu investigar mais com o instrumento CHIMERA em Palomar, bem como HiPERCAM no Gran Telescopio Canarias nas Ilhas Canárias da Espanha. Esses dados confirmaram que Janus está girando em seu eixo a cada 15 minutos.

Observações subsequentes feitas com o Observatório WM Keck no topo de Maunakea, no Havaí, revelaram a dramática natureza de dupla face da anã branca. A equipe usou um instrumento chamado espectrômetro para espalhar a luz da anã branca em um arco-íris de comprimentos de onda que contém impressões digitais químicas. Os dados revelaram a presença de hidrogênio quando um lado do objeto estava à vista (sem sinais de hélio), e apenas hélio quando o outro lado estava à vista.

O que faria uma anã branca flutuando sozinha no espaço ter rostos tão drasticamente diferentes? A equipe reconhece que está perplexa, mas apresentou algumas teorias possíveis. Uma ideia é que podemos estar testemunhando Janus passando por uma rara fase de evolução das anãs brancas.

"Não todas, mas algumas anãs brancas passam de dominadas por hidrogênio para hélio em sua superfície", explica Caiazzo. "Podemos ter pego uma dessas anãs brancas em flagrante."

Depois que as anãs brancas são formadas, seus elementos mais pesados ??afundam em seus núcleos e seus elementos mais leves – sendo o hidrogênio o mais leve de todos – flutuam para o topo. Mas com o tempo, à medida que as anãs brancas esfriam, acredita-se que os materiais se misturem. Em alguns casos, o hidrogênio é misturado ao interior e diluído de forma que o hélio se torne mais predominante. Janus pode incorporar essa fase de transição, mas uma questão premente é: por que a transição está acontecendo de maneira tão desarticulada, com um lado evoluindo antes do outro?

A resposta, de acordo com a equipe científica, pode estar nos campos magnéticos.

“Campos magnéticos em torno de corpos cósmicos tendem a ser assimétricos ou mais fortes de um lado”, explica Caiazzo. "Campos magnéticos podem impedir a mistura de materiais. Portanto, se o campo magnético for mais forte de um lado, esse lado terá menos mistura e, portanto, mais hidrogênio."

Outra teoria proposta pela equipe para explicar as duas faces também depende de campos magnéticos. Mas, neste cenário, acredita-se que os campos alterem a pressão e a densidade dos gases atmosféricos.

"Os campos magnéticos podem levar a pressões de gás mais baixas na atmosfera, e isso pode permitir a formação de um 'oceano' de hidrogênio onde os campos magnéticos são mais fortes", diz o co-autor James Fuller, professor de astrofísica teórica no Caltech. "Não sabemos qual dessas teorias está correta, mas não conseguimos pensar em nenhuma outra maneira de explicar os lados assimétricos sem campos magnéticos."

Para ajudar a resolver o mistério, a equipe espera encontrar mais anãs brancas semelhantes a Janus com a pesquisa do céu da ZTF. "ZTF é muito bom em encontrar objetos estranhos", diz Caiazzo. Pesquisas futuras, como as que serão realizadas pelo Observatório Vera C. Rubin no Chile, diz ela, devem tornar ainda mais fácil encontrar anãs brancas variáveis.