Os astrônomos fotografaram um feixe de matéria e antimatéria com mais de 60 trilhões de quilômetros com o observatório de raios X Chandra.
© Chandra/Gemini (pulsar PSR J2030+4415)
O campo de visão de médio alcance mostra cerca de um-terço do comprimento de um filamento extremamente longo do pulsar. A imagem de grande plano mostra onde os raios X são criados pelas partículas que trafegam em torno do próprio pulsar, que tem apenas 16 km de diâmetro.
O feixe de raios X é alimentado por um pulsar, uma estrela colapsada com rotação rápida e um forte campo magnético. Com a sua tremenda escala, este feixe pode ajudar a explicar o número surpreendentemente grande de pósitrons, os homólogos de antimatéria dos elétrons, por toda a Via Láctea.
Os astrônomos descobriram pela primeira vez o feixe, ou filamento, em 2020, mas não sabiam o seu comprimento total porque se estendia para lá do limite do detector do Chandra. Novas observações do Chandra feitas pelo mesmo par de pesquisadores em fevereiro e novembro de 2021 mostram que o filamento é cerca de três vezes mais longo do que o originalmente visto. O filamento abrange cerca de metade do diâmetro da Lua Cheia no céu, tornando-o o feixe mais longo de um pulsar, a partir do ponto de vista da Terra.
O pulsar denominado PSR J2030+4415 está localizado a cerca de 1.600 anos-luz da Terra. Este objeto do tamanho de uma cidade gira cerca de três vezes por segundo. Este resultado pode fornecer uma nova visão sobre a fonte de antimatéria da Via Láctea, que é semelhante à matéria comum, mas com as suas cargas elétricas invertidas.
A grande maioria do Universo consiste de matéria comum e não antimatéria. Contudo, os cientistas continuam encontrando evidências de um número relativamente grande de pósitrons em detectores na Terra, o que leva à questão: quais são as possíveis fontes desta antimatéria?
Os pesquisadores do novo estudo do Chandra pensam que pulsares como PSR J2030+4415 podem ser uma resposta. A combinação de dois extremos - a rotação veloz e os fortes campos magnéticos dos pulsares - leva à aceleração de partículas e radiação altamente energética que cria pares de elétrons e pósitrons (o processo habitual de conversão de massa em energia, famoso pela equação E=m.c² de Albert Einstein, é invertido, e a energia é convertida em massa). O pulsar pode estar expelindo estes pósitrons para a Galáxia.
Os pulsares geram ventos de partículas carregadas que estão normalmente confinados dentro dos seus poderosos campos magnéticos. O pulsar viaja através do espaço interestelar a cerca de 1,6 milhões de quilômetros por hora. Um choque de gás na proa move-se em frente do pulsar, semelhante ao acumular de água na frente de um barco em movimento. No entanto, há cerca de 20 a 30 anos, o movimento de choque da proa parece ter estagnado, e o pulsar apanhou-o, resultando numa interação com o campo magnético interestelar que corre quase em linha reta da esquerda para a direita.
O campo magnético do vento pulsar ligou-se ao campo magnético interestelar e os elétrons e pósitrons altamente energéticos foram "esguichados" através de um bocal formado pela ligação. À medida que as partículas se moviam ao longo desta linha do campo magnético interestelar a cerca de um-terço da velocidade da luz, tornaram-se brilhantes em raios X. Isto produziu o feixe longo visto pelo Chandra.
Anteriormente, os astrônomos observaram grandes halos em torno de pulsares próximos em raios gama que implicam que os pósitrons energéticos geralmente têm dificuldade em "vazar" para a Galáxia. Isto anula a ideia de que os pulsares explicam o excesso de pósitrons que os cientistas detectam. No entanto, filamentos de pulsares recentemente descobertos, como PSR J2030+4415, mostram que as partículas podem realmente escapar para o espaço interestelar e eventualmente chegar à Terra.
O artigo que descreve estes resultados aparecerá no periódico The Astrophysical Journal.
Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
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