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ASTRÓNOMOS ENCONTRAM EVIDÊNCIAS DO MAIS PODEROSO PULSAR EM GALÁXIA DISTANTE
21 de junho de 2022

 


À medida que a concha de detritos da explosão de supernova se expande ao longo de algumas décadas, torna-se menos densa e acaba por se tornar suficientemente fina para que as ondas de rádio do interior possam escapar. Isto permitiu observações do VLASS (VLA Sky Survey) para detetar emissões de rádio brilhantes criadas à medida que o poderoso campo magnético da estrela de neutrões que gira rapidamente varre o espaço circundante, acelerando as partículas carregadas. Este fenómeno é chamado uma nebulosa de vento pulsar.
Crédito: Melissa Weiss, NRAO/AUI/NSF

 

Astrónomos que analisavam dados do VLASS (VLA Sky Survey) descobriram uma das estrelas de neutrões mais jovens conhecidas - o remanescente superdenso de uma estrela massiva que explodiu como uma supernova. Imagens do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation) indicam que a emissão brilhante de rádio alimentada pelo campo magnético do pulsar giratório só recentemente surgiu por detrás de uma densa concha de detritos da explosão de supernova.

O objeto, chamado VT 1137-0337, encontra-se numa galáxia anã a 395 milhões de anos-luz da Terra. Apareceu pela primeira vez numa imagem VLASS feita em janeiro de 2018. Não apareceu numa imagem da mesma região feita pelo levantamento FIRST do VLA em 1998. Continuou a aparecer em observações VLASS posteriores em 2018, 2019, 2020 e 2022.

"O que mais provavelmente estamos a ver é uma nebulosa de vento pulsar", disse Dillon Dong, estudante no Caltech que vai começar uma bolsa de pós-doutoramento no NRAO (National Radio Astronomy Observatory) no final deste ano. Uma nebulosa de vento pulsar é criada quando o poderoso campo magnético de uma estrela de neutrões em rápida rotação acelera as partículas carregadas em redor até quase à velocidade da luz.

"Com base nas suas características, este é um pulsar muito jovem - possivelmente tão jovem quanto apenas 14 anos, mas não com mais de 60 a 80 anos," disse Gregg Hallinan, orientador de doutoramento de Dong no Caltech.

Os cientistas relataram as suas descobertas na reunião da Sociedade Astronómica Americana em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia.

Dong e Hallinan descobriram o objeto em dados do VLASS, um projeto do NRAO que começou em 2017 para pesquisar todo o céu visível a partir do VLA - cerca de 80% do céu. Ao longo de um período de sete anos, o VLASS está a realizar um scan completo do céu três vezes, sendo um dos objetivos o de encontrar objetos transitórios. Os astrónomos encontraram VT 1137-0337 na primeira varredura VLASS de 2018.

Comparando esta análise VLASS com dados de um levantamento anterior do VLA, chamado FIRST, revelou 20 objetos transientes particularmente luminosos que poderiam estar associados a galáxias conhecidas.

"Este destacou-se porque a sua galáxia está a passar por um surto de formação estelar e também por causa das características da sua emissão de rádio," disse Dong. A galáxia, chamada SDSS J113706.18-033737.1, é uma galáxia anã contendo cerca de 100 milhões de vezes a massa do Sol.

Ao estudar as características de VT 1137-0337, os astrónomos consideraram várias explicações possíveis, incluindo uma supernova, um GRB ("gamma ray burst", em português explosão de raios-gama) ou um evento de rutura de maré em que uma estrela é triturada por um buraco negro supermassivo. Eles concluíram que a melhor explicação é uma nebulosa de vento pulsar.

Neste cenário, uma estrela muito mais massiva do que o Sol explodiu como supernova, deixando para trás uma estrela de neutrões. A maior parte da massa da estrela original foi expelida para fora como uma concha de destroços. A estrela de neutrões gira rapidamente e à medida que o seu poderoso campo magnético varre o espaço circundante, acelera as partículas carregadas, provocando uma forte emissão de rádio.

Inicialmente, a emissão de rádio foi bloqueada pela concha de detritos da explosão. À medida que esse invólucro se expandia, tornou-se progressivamente menos denso até que eventualmente as ondas de rádio da nebulosa de vento pulsar puderam passar através dele.

"Isto aconteceu entre a observação FIRST em 1998 e a observação VLASS em 2018," disse Hallinan.

Provavelmente o exemplo mais famoso de uma nebulosa de vento pulsar é a Nebulosa do Caranguejo (M1) na direção da constelação de Touro, o resultado de uma supernova que brilhou intensamente no ano 1054. M1 é facilmente visível hoje em dia através de telescópios pequenos.

"O objeto que encontrámos parece ser aproximadamente 10.000 vezes mais energético do que a Nebulosa do Caranguejo, com um campo magnético mais forte," disse Dong. "É provável que seja um 'super Caranguejo' emergente", acrescentou.

Apesar de Dong e Hallinan considerarem VT 1137-0337 como sendo muito provavelmente uma nebulosa de vento pulsar, também é possível que o seu campo magnético seja suficientemente forte para que a estrela de neutrões se qualifique como um magnetar - uma classe de objetos super-magnéticos. Os magnetares são um dos principais candidatos à origem dos misteriosos FRBs (Fast Radio Bursts), agora sob intenso estudo.

"Nesse caso, este seria o primeiro magnetar apanhado no ato de aparecer e isso, também, é extremamente excitante," disse Dong.

De facto, verificou-se que alguns FRBs foram associados a fontes de rádio persistentes, cuja natureza também é um mistério. Têm fortes semelhanças, nas suas propriedades, com VT 1137-0337, mas não mostraram evidências de uma forte variabilidade.

"A nossa descoberta de uma fonte muito semelhante a 'ligar-se' sugere que as fontes de rádio associadas aos FRBs também podem ser nebulosas luminosas de vento pulsar", disse Dong.

Os astrónomos planeiam fazer observações adicionais para aprender mais sobre o objeto e para monitorizar o seu comportamento ao longo do tempo.

 

 


Em cima à esquerda: uma estrela azul gigante, muito mais massiva do que o nosso Sol, consumiu, através da fusão nuclear no seu centro, todo o seu hidrogénio, hélio e elementos mais pesados até ao ferro. Tem agora um pequeno núcleo de ferro (ponto vermelho) no seu centro. Ao contrário das fases iniciais de fusão, a fusão de átomos de ferro absorve, em vez de libertar, energia. A energia libertada pela fusão, que aguentou a estrela contra o seu próprio peso, desapareceu, e a estrela irá rapidamente colapsar, provocando uma explosão de supernova.
Em cima à direita: o colapso começou, produzindo uma estrela de neutrões superdensa com um forte campo magnético no seu centro (inserção). A estrela de neutrões, embora contenha cerca de 1,5 vezes a massa do Sol, tem apenas o tamanho de Manhattan, em Nova Iorque.
Em baixo, à esquerda: A explosão de supernova ejetou uma concha de destroços em rápido movimento para fora, para o espaço interestelar. Nesta fase, a concha de detritos é suficientemente densa para escondir de vista quaisquer ondas de rádio vindas da região da estrela de neutrões.
Em baixo à direita: À medida que a concha de destroços da explosão se expande ao longo de algumas décadas, torna-se menos densa e acaba por se tornar suficientemente fina para que as ondas de rádio do interior possam escapar. Isto permitiu observações do VLASS (VLA Sky Survey) para detetar emissões de rádio brilhantes criadas à medida que o poderoso campo magnético da estrela de neutrões, que gira rapidamente, varre o espaço circundante, acelerando as partículas carregadas. Este fenómeno é chamado nebulosa de vento pulsar.
Crédito: Melissa Weiss, NRAO/AUI/NSF (versão não legendada)


Imagens VLA da localização de VT 1137-0337 em 1998, à esquerda, e 2018, à direita. O objeto tornou-se visível para o VLA algures entre estas duas datas.
Crédito: Dong & Hallinan, NRAO/AUI/NSF


// NRAO (comunicado de imprensa)
// Apresentação da descoberta na reunião da Sociedade Astronómica Americana (PDF)

Saiba mais

Notícias relacionadas:
Astronomy
ScienceDaily
PHYSORG

Estrelas de neutrões:
Wikipedia
Universidade de Maryland

Pulsares:
Wikipedia
Catálogo ATNF de Pulsares

Nebulosa de vento de pulsar:
Wikipedia
Catálogo de nebulosas de vento pulsar

VLA:
Página oficial
NRAO
Wikipedia
VLASS

 
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