Uma equipa internacional de astrónomos utilizou um poderoso conjunto de radiotelescópios para obter novas informações acerca de um magnetar com apenas algumas centenas de anos. Ao captar medições precisas da posição e velocidade do objeto, obtiveram novas pistas no que toca ao seu percurso de desenvolvimento.

Quando uma estrela de massa relativamente elevada entra em colapso no fim da sua vida e explode como supernova, pode deixar para trás uma estrela superdensa chamada estrela de neutrões. Forças extremas durante a sua formação fazem frequentemente com que as estrelas de neutrões girem muito depressa, emitindo feixes de luz como um farol. Quando esse feixe está alinhado de forma a ser visível da Terra, a estrela é também chamada pulsar. E, quando uma estrela de neutrões se forma com uma rotação rápida como um pulsar e um campo magnético milhares de vezes mais forte do que uma estrela de neutrões típica, é-lhe dada a designação de magnetar. Estas estrelas têm aproximadamente o dobro da massa do nosso Sol num tamanho físico da ordem das dezenas de quilómetros - o tamanho de uma cidade.

Apesar de existirem muitas semelhanças entre as estrelas de neutrões, os pulsares e os magnetares, os astrónomos ainda estão intrigados quanto às condições que levam estas estrelas extremas a evoluir para percursos tão distintos.

Agora, uma equipa de astrónomos liderada por Hao Ding do Observatório Mizusawa VLBI do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), utilizou o VLBA (Very Long Baseline Array) do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) da NSF (National Science Foundation) dos EUA para determinar as características-chave de um magnetar recém-descoberto com níveis de precisão sem precedentes.

Atualmente, conhecem-se 30 magnetares, mas apenas 8 deles são suficientemente semelhantes para serem relevantes para este estudo. Ding e a sua equipa utilizaram o VLBA da NSF durante um período de 3 anos para recolher dados sobre a posição e sobre a velocidade do magnetar Swift J1818.0-1607, que foi descoberto no início de 2020. Pensa-se que Swift J1818.0-1607 seja o mais jovem descoberto até à data e é o magnetar de rotação mais rápida, completando uma em apenas 1,36 segundos.

Swift J1818.0-1607 está localizado na direção da constelação de Sagitário. Situado do outro lado do bojo galáctico central - dentro da Via Láctea - e a apenas 22.000 anos-luz de distância, está relativamente próximo da Terra. Perto o suficiente, de facto, para utilizar o método da paralaxe para determinar com precisão a sua localização tridimensional dentro da Galáxia (o método de paralaxe calcula a distância usando a mudança aparente na posição de um objeto em relação a objetos de fundo conhecidos e distantes).

O tempo de vida de um magnetar é ainda desconhecido, mas os astrónomos estimam que Swift J1818.0-1607 tenha apenas algumas centenas de anos. As brilhantes emissões de raios-X de um magnetar necessitam de um mecanismo de fluxo energético extremamente elevado; apenas o rápido decaimento do seu intenso campo magnético pode explicar o poder por detrás destas assinaturas espetrais. Mas este é também um processo extremo. Para as estrelas comuns na sequência principal, as estrelas azuis brilhantes têm vidas muito curtas porque gastam o seu combustível muito mais depressa do que as suas irmãs amarelas. A física é diferente para os magnetares, mas é provável que eles também tenham vidas mais curtas do que os seus parentes pulsares. "Os magnetares são muito jovens, porque não podem continuar a emitir energia a este ritmo durante muito tempo", explica Ding.

Além disso, os magnetares também podem apresentar emissões na extremidade inferior do espetro eletromagnético - em comprimentos de onda de rádio. Para estas emissões, a radiação sincrotrão proveniente da rotação rápida do magnetar é provavelmente a fonte de energia. Na radiação de sincrotrão, o plasma que rodeia a estrela de neutrões está tão "pegado" à superfície da estrela que gira a uma velocidade muito próxima da velocidade da luz, gerando emissões em comprimentos de onda de rádio. Estas emissões de rádio foram depois detetadas pelo VLBA da NSF ao longo de três anos de observações.

"O VLBA forneceu-nos uma resolução angular soberba para medir esta minúscula paralaxe", diz Ding. "A resolução espacial é incomparável".

Os resultados, publicados no passado dia 6 de agosto na revista The Astrophysical Journal Letters, detalham que a paralaxe de Swift J1818.0-1607 está entre as mais pequenas das estrelas de neutrões, e que a sua velocidade transversal é a mais pequena - um novo limite inferior - entre os magnetares.

A velocidade em astronomia é mais facilmente descrita como tendo dois componentes, ou direções. A sua velocidade radial descreve a rapidez com que se move ao longo da linha de visão, o que neste caso significa ao longo do raio da Galáxia. Para um magnetar como Swift J1818.0-1607, localizado do outro lado do bojo central, há demasiado material no caminho para determinar com precisão a velocidade radial. A velocidade transversal, por vezes chamada velocidade peculiar, descreve o movimento perpendicular ao plano da Galáxia, e é mais facilmente discernível.

À medida que os astrónomos tentam compreender os processos de formação que são comuns - e os que são diferentes - entre estrelas de neutrões "normais", pulsares e magnetares, esperam usar medições precisas da velocidade transversal para ajudar a analisar as condições que fazem com que uma estrela evolua por um destes três percursos.

Ding diz que este estudo reforça a teoria de que é improvável que os magnetares se formem nas mesmas condições que os jovens pulsares, sugerindo assim que os magnetares surgem sob processos de formação mais exóticos.

"Precisamos de saber a que velocidade o magnetar estava a mover-se quando tinha acabado de nascer", diz Ding. "O mecanismo de formação dos magnetares é ainda um mistério que gostaríamos de compreender".

// NRAO (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

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Swift J1818.0-1607:
Simbad
Wikipedia

Magnetar:
Wikipedia
AstronomyOnline.org

Estrelas de neutrões:
Wikipedia
Universidade de Maryland

Pulsares:
Wikipedia
Catálogo ATNF de Pulsares

VLBA (Very Long Baseline Array):
NRAO
Wikipedia