Quando anãs brancas — os remanescentes quentes de estrelas como o nosso Sol — são orbitadas de perto por outra estrela, elas às vezes roubam massa de sua companheira. A matéria roubada se acumula na superfície da anã branca, desencadeando erupções chamadas novas.

Os teóricos previram há muito tempo como essas parcerias voláteis, chamadas variáveis cataclísmicas (VCs), se formam, mas agora um novo estudo liderado pelo Caltech revela uma reviravolta surpreendente: em alguns casos, uma terceira estrela, circulando mais longe do par primário, pode de fato ser a razão pela qual o casal de estrelas se uniu em primeiro lugar.

"Nossos resultados estão revelando outro canal de formação para CVs", afirma Kareem El-Badry , professor assistente de astronomia no Caltech e coautor de um novo artigo publicado na revista Publications of the Astronomical Society of the Pacific . "Às vezes, uma terceira estrela à espreita é crucial", afirma. A principal autora do estudo é Cheyanne Shariat, estudante de pós-graduação do Caltech.

Até então, os cientistas acreditavam que as VCs se formavam a partir de um processo chamado evolução do envelope comum, no qual as estrelas parceiras se aproximam por meio de um envelope de gás que as envolve. Uma estrela envelhecida, destinada a se tornar uma anã branca, expande-se para uma gigante vermelha que abrange ambas as estrelas, criando um envelope compartilhado. O envelope encurrala as duas estrelas, fazendo-as espiralar para dentro. Eventualmente, o envelope é ejetado, deixando um par compacto que se tornou próximo o suficiente para que a anã branca roube a massa de sua companheira.

Embora uma terceira estrela não tenha sido mencionada nessas descrições, a equipe se perguntou se uma poderia estar envolvida. Afinal, eles raciocinaram, a dinâmica de estrelas triplas desempenha um papel em outros tipos de sistemas estelares.

Para investigar mais a fundo o assunto, os pesquisadores recorreram a dados da missão Gaia, da Agência Espacial Europeia , agora desativada. Analisando essas observações, eles identificaram 50 CVs em sistemas estelares triplos hierárquicos, ou triplos, como os pesquisadores os chamam. Um triplo hierárquico é aquele em que duas estrelas estão localizadas relativamente próximas, enquanto a terceira está muito mais distante e orbita o par primário. Os resultados sugeriram que pelo menos 10% de todos os CVs conhecidos fazem parte de sistemas triplos.

Esse número de 10% era maior do que o esperado se as triplas não tivessem papel na formação de CV, então os pesquisadores decidiram aprender mais realizando simulações computacionais. Eles realizaram as chamadas simulações de três corpos em 2.000 triplas hipotéticas; essas simulações aceleraram as interações gravitacionais do trio de estrelas, evoluindo-as ao longo do tempo.

Em 20% das simulações de estrelas triplas, as CVs se formaram sem o mecanismo tradicional de evolução do envelope comum. Nesses casos, dizem os pesquisadores, a terceira estrela torceu o binário principal.

Em 60% das simulações, a estrela tripla ajudou a iniciar o processo de evolução do envelope comum, aproximando as duas estrelas primárias o suficiente uma da outra para serem encapsuladas no mesmo envelope. Nos 20% restantes das simulações, as CVs se formaram pela rota tradicional de evolução do envelope comum, que requer apenas duas estrelas.

Quando os pesquisadores contabilizaram uma população realista de estrelas em nossa galáxia, incluindo VCs que se sabe terem se formado a partir de apenas duas estrelas, seus modelos teóricos previram que cerca de 40% de todas as VCs se formam em sistemas triplos. Esse número é maior do que os 10% observados usando o Gaia, pois, em muitos casos, as terceiras estrelas podem ser difíceis de ver ou se desvincularam da VC.

Por fim, os resultados da simulação permitiram previsões sobre os tipos de sistemas estelares triplos com maior probabilidade de formar VCs. Especificamente, espera-se que os sistemas triplos comecem em configurações mais amplas, de modo que o par coeso e a terceira estrela estejam separados por mais de 100 unidades astronômicas (uma unidade astronômica, ou UA, é a distância entre o Sol e a Terra).

Analisando os dados do Gaia, os pesquisadores chegaram a um acordo: os triplos com CVs exibiram separações mais amplas, em média, do que os sistemas típicos.

"Nos últimos 50 anos, as pessoas usaram o modelo de evolução espiral-envelope comum para explicar a formação do CV", diz El-Badry. "Ninguém havia notado antes que isso acontecia em grande parte em triplos!"

O estudo intitulado " Variáveis Cataclísmicas em Triplos: Modelos de Formação e Novas Descobertas " foi financiado pelo Fundo da Fundação Joshua e Beth Friedman, pela NASA, pela Fundação Nacional de Ciências e por Howard e Astrid Preston. O projeto foi realizado em colaboração com Smadar Naoz, pesquisador da UCLA especializado em estudos teóricos de triplos. Outros autores incluem Antonio Rodriguez, aluno de pós-graduação do Caltech, e Jan van Roestel, da Universidade de Amsterdã.