Descobertas mostram a evolução dos pulsares de milissegundo

Uma anã branca foi apanhada numa fase excepcionalmente rara da sua evolução, orbitando uma estrela de nêutrons que gira centenas de vezes por segundo.

© INAF (ilustração do sistema binário NGC 362D)

A ilustração mostra o sistema binário NGC 362D. À esquerda, a estrela de nêutrons emite feixes de ondas de rádio; à direita, a jovem anã branca está rodeada por material residual da fase anterior de transferência de massa.

A NGC 362D oferece aos astrônomos um instantâneo de uma fase muito inicial da evolução de um sistema binário, no qual as duas estrelas trocaram matéria durante milhões de anos. Atualmente, o sistema é composto por um pulsar de milissegundo e pela estrela que outrora lhe transferiu matéria, agora nas fases mais iniciais da sua evolução como anã branca.

O NGC 362D foi recentemente descoberto através de observações com o radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, no âmbito do projeto TRAPUM (TRAnsients and PUlsars with MeerKAT). Os dados de rádio permitiram aos astrônomos caracterizar o pulsar e o seu sistema binário com elevada precisão, determinar a sua posição e procurar a sua companheira pouco brilhante em imagens de arquivo do telescópio espacial Hubble. Estas observações, recolhidas entre 2006 e 2016 em nove filtros, desde comprimentos de onda ultravioleta até ao infravermelho próximo, permitiram à equipe identificar a companheira do pulsar e reconstruir as suas propriedades e história evolutiva, comparando-as com modelos de evolução estelar.

A análise revelou que a companheira de NGC 362D é a anã branca mais jovem alguma vez identificada num sistema binário que contenha um pulsar de milissegundo. Mais precisamente, trata-se de uma proto-anã branca de hélio com uma massa equivalente a apenas 0,18 sóis, cuja fase de transferência de massa terminou há apenas cerca de 600 milhões de anos e que ainda se encontra nas fases iniciais da sua evolução rumo à sequência de arrefecimento das anãs brancas.

Notavelmente, o estudo também relata outra característica sem precedentes. Pela primeira vez num sistema deste tipo, as observações mostram que a anã branca emite menos luz ultravioleta do que o esperado, como se parte da sua radiação fosse atenuada antes de chegar até nós. Uma possível explicação é que ainda exista algum material rodeando a estrela, talvez remanescente do processo de transferência de massa, que absorve parte da sua radiação antes de esta chegar até nós.

Para compreender plenamente o que este resultado significa, precisamos de recuar um pouco e reconstruir a história deste sistema binário. Os pulsares de milissegundo são estrelas de nêutrons extremamente compactas que podem girar centenas de vezes por segundo. Esta rotação extraordinariamente rápida resulta de um processo prolongado no qual a massa e o momento angular são transferidos para a estrela de nêutrons. É como dar um empurrão extra a um pião, fazendo-o girar cada vez mais depressa. Durante este processo, a estrela dadora perde progressivamente as suas camadas exteriores, acabando por deixar para trás um núcleo compacto que evoluirá para uma anã branca. 

A importância do resultado vai, portanto, além do próprio sistema NGC 362D: a identificação das características destas fases evolutivas, ainda pouco compreendidas, poderá ajudar os astrônomos a reconstruir corretamente as histórias evolutivas de outros sistemas de pulsares de milissegundo. Os pulsares de milissegundo giram com uma regularidade extraordinária e podem ser utilizados como verdadeiros relógios naturais. Medir os tempos de chegada dos seus pulsos com extrema precisão permite, entre outras coisas, estudar a gravidade em condições extremas e realizar testes cada vez mais precisos da relatividade geral.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Istituto Nazionale di Astrofisica

Voltando a observar a Nebulosa do Caranguejo

Há quase um milênio, os astrônomos testemunharam uma nova estrela brilhante resplandecendo no céu. uma supernova tão luminosa que foi visível à luz do dia durante semanas.

© STScI (Nebulosa do Caranguejo)

Hoje, o seu remanescente em expansão, a Nebulosa do Caranguejo, continua evoluindo. Associada pela primeira vez a registos históricos por Edwin Hubble, a nebulosa tem sido, desde então, estudada em pormenor pelo telescópio espacial Hubble, que revisitou agora esta antiga explosão para acompanhar a sua expansão e transformação contínuas.

Um quarto de século após as suas primeiras observações da Nebulosa do Caranguejo, o telescópio espacial Hubble lançou um novo olhar sobre o remanescente de supernova. A Nebulosa do Caranguejo é o resultado da SN 1054, localizada a 6.500 anos-luz da Terra, na constelação de Touro. O resultado é uma visão detalhada e sem paralelo do rescaldo de uma supernova e de como esta evoluiu durante a longa vida do telescópio espacial Hubble.

O remanescente de supernova foi descoberto em meados do século XVIII e, na década de 1950, Edwin Hubble foi um dos vários astrônomos que notaram a estreita correlação entre os registos astronômicos chineses de uma supernova e a posição da Nebulosa do Caranguejo. A descoberta de que o coração da Nebulosa do Caranguejo continha um pulsar, uma estrela de nêutrons em rotação rápida, que impulsionava a expansão da nebulosa, acabou por alinhar as observações modernas com os registos antigos.

Na sua nova imagem da nebulosa, o Hubble captou detalhes extraordinários da sua estrutura filamentar, bem como o considerável movimento de expansão desses filamentos ao longo de 25 anos, a uma velocidade de 5,5 milhões de quilômetros por hora. O Hubble é o único telescópio que combina longevidade e resolução, capaz de captar estas alterações detalhadas. Para uma melhor comparação com a nova imagem, a imagem da Nebulosa do Caranguejo captada pelo Hubble em 1999 foi reprocessada. A variação de cores em ambas as imagens Hubble mostra uma combinação de alterações na temperatura local e na densidade do gás, bem como na sua composição química.

A equipe científica observou que os filamentos na periferia da nebulosa parecem ter-se deslocado mais do que os do centro e que, em vez de se esticarem ao longo do tempo, parecem ter-se simplesmente deslocado para fora. Isto deve-se à natureza do Caranguejo como uma nebulosa de vento de pulsar alimentada por radiação de síncrotron, criada pela interação entre o campo magnético do pulsar e o material da nebulosa. Em outros remanescentes de supernova bem conhecidos, a expansão é, pelo contrário, impulsionada por ondas de choque da explosão inicial, erodindo as camadas de gás circundantes que a estrela moribunda tinha anteriormente expelido.

As novas observações do Hubble, com maior resolução, estão também fornecendo novas informações sobre a estrutura tridimensional da Nebulosa do Caranguejo, algo que pode ser difícil de determinar a partir de uma imagem bidimensional. É possível observar as sombras de alguns dos filamentos projetadas sobre a névoa de radiação de síncrotron no interior da nebulosa. Contrariamente ao que seria de esperar, alguns dos filamentos mais brilhantes nas imagens mais recentes do Hubble não apresentam sombras, indicando que devem estar localizados no lado oposto da nebulosa.

De acordo com os pesquisadores, o verdadeiro valor das observações da Nebulosa do Caranguejo, pelo Hubble, ainda está por vir. Os dados do Hubble podem ser combinados com dados recentes de outros telescópios que estão observando a Nebulosa do Caranguejo em diferentes comprimentos de onda da luz. O telescópio espacial James Webb divulgou as suas observações infravermelhas da Nebulosa do Caranguejo em 2024. A comparação da imagem do Hubble com outras observações contemporâneas em vários comprimentos de onda ajudará os cientistas a compor um quadro mais completo do contínuo rescaldo da supernova, séculos depois de os astrônomos se terem questionado pela primeira vez acerca de uma nova estrelinha cintilando no céu.

Um artigo científico que detalha a nova observação do Hubble foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Descoberto um possível pulsar no centro da Via Láctea

Pesquisadores da Universidade de Columbia e da Breakthrough Listen, um programa de investigação científica que visa encontrar evidências de civilizações extraterrestres, publicaram novos resultados do levantamento BLGC (Breakthrough Listen Galactic Center), uma das mais sensíveis pesquisas no rádio jamais realizadas para pulsares na dinamicamente complexa região central da Via Láctea.

© GBT (ilustração de um pulsar no centro da Via Láctea)

Os pulsares são estrelas de nêutrons altamente magnetizadas que giram rapidamente e emitem feixes de ondas de rádio que atravessam a Terra como faróis cósmicos. Dado que os seus sinais são extremamente regulares, os pulsares podem ser usados como relógios cósmicos altamente precisos para estudar a física em condições extremas.

Espera-se que a região central da Via Láctea abrigue uma grande população de pulsares, mas a sua detecção é excepcionalmente difícil devido à forte dispersão interestelar e ao ambiente extremo da região. Os comprimentos de onda em rádio são adequados para estas pesquisas porque podem sondar regiões densas do Centro Galáctico que, de outra forma, são obscurecidas em comprimentos de onda ópticos. O Centro Galáctico, onde se encontra o buraco negro supermassivo Sagitário A* e densas populações estelares, apresenta oportunidades e desafios científicos únicos para a compreensão da dinâmica estelar, ambientes astrofísicos extremos e testes da teoria da Relatividade Geral de Einstein.

Neste novo trabalho, os pesquisadores realizaram mais de 20 horas de observações com o GBT (Green Bank Telescope), um observatório no estado norte-americano da Virgínia Ocidental, entre 2021 e 2023. Destas observações, 11 horas foram dedicadas aos 1,4 minutos de arco mais interiores do Centro Galáctico, resultando num dos mais profundos e sensíveis levantamentos de pulsares alguma vez realizados para esta região. Este levantamento foi também um empreendimento computacionalmente intensivo.

As observações individuais da região mais interior duraram de 1 a 2 horas, cobriram quase 4 GHz de largura de banda com um tempo de amostragem de 44 microssegundos e cada uma produziu de 3 a 8 terabytes de dados. O processamento destes dados exigiu recursos de computação em grande escala, incluindo o "cluster" de computação de alto desempenho da Universidade de Columbia, com alocações de memória elevadas e pesquisas paralelas em vários nós de computação.

O levantamento identificou um intrigante candidato a pulsar de 8,19 milissegundos, denominado BLPSR (Breakthrough Listen Pulsar). Dadas as potenciais implicações de tal descoberta, está em curso a análise de extensas observações de acompanhamento. 

Na ausência de quaisquer influências externas, os sinais de um pulsar chegam aos telescópios com uma regularidade extraordinária, pelo que podem ser considerados relógios muito precisos com um comportamento altamente previsível. Os pulsares de milissegundo, em particular, exibem um comportamento extremamente estável, semelhante ao de um relógio, devido à sua rotação muito rápida. Qualquer influência externa num pulsar, como a atração gravitacional de um objeto massivo, introduziria anomalias nesta chegada constante de sinais, que podem ser medidas e modeladas. Além disso, quando os sinais viajam perto de um objeto muito massivo, podem ser distorcidos e sofrer atrasos temporais devido à deformação do espaço-tempo.

Uma vez que o buraco negro central da nossa Galáxia tem uma massa cerca de 4 milhões de vezes superior à massa do nosso Sol, exerce uma forte influência sobre os seus arredores. Detectar, confirmar e medir cuidadosamente a chegada do sinal de um pulsar numa órbita próxima de Sagitário A* permitiria, portanto, testes sem precedentes da Teoria Geral da Relatividade de Einstein, incluindo medições de precisão do espaço-tempo em torno de um buraco negro supermassivo. Uma tal descoberta revolucionaria a física e continua a ser um grande objetivo de longa data de exploração do Centro Galáctico.

Ao mesmo tempo, a escassez de detecções neste levantamento levanta questões fundamentais sobre a verdadeira população de pulsares e sobre o ambiente complexo do Centro Galáctico. Para maximizar o impacto na comunidade, o programa Breakthrough Listen está divulgando publicamente as observações, permitindo aos pesquisadores de todo o mundo realizar análises independentes e seguir casos científicos complementares.

Espera-se que as futuras instalações rádio de próxima geração, como o ngVLA (next-generation Very Large Array) e o SKA (Square Kilometre Array), forneçam a sensibilidade e a resolução necessárias para descobrir esta esquiva população de pulsares.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Columbia University

Descoberto um estranho exoplaneta que orbita um pulsar

Os pesquisadores descobriram um exoplaneta com uma atmosfera bizarra.

© STScI (ilustração de um exoplaneta e um pulsar)

Os cientistas catalogaram este exoplaneta como PSR J2322-2650b. Chama-se assim porque orbita um pulsar (estrela de nêutrons em rápida rotação) designado PSR J2322-2650, que fica na constelação de Sculptor.

Usando o telescópio espacial James Webb (JWST), a equipe determinou que o exoplaneta tem uma atmosfera exótica dominada por hélio e carbono, diferente de qualquer outra já vista antes. Tem uma massa aproximadamente igual a Júpiter, mas as nuvens de fuligem flutuam pelo ar; e, nas profundezas do planeta, essas nuvens de carbono podem se condensar para formar diamantes.

O exoplaneta orbita o pulsar a cada 7,8 horas a uma distância de apenas 1,6 milhão de quilômetros, pouco mais de 1% da distância da Terra do Sol. Além disso, a modelagem computacional das variações de brilho do planeta ao longo de sua órbita revelou que as forças gravitacionais do pulsar muito mais pesado estão distorcendo o PSR J2322-2650b na forma de um limão.

Como todos os pulsares, ele emite feixes de radiação de seus polos. Como ele gira, esses feixes varrem nosso campo de visão e fazem com que a estrela pareça pulsar em intervalos regulares, neste caso com apenas milissegundos de distância. A estrela está emitindo principalmente raios gama e outras partículas de alta energia, que são invisíveis para os sensores infravermelhos da JWST. Isso significa que os cientistas podem estudar o planeta em detalhe em toda a sua órbita. Isso geralmente é uma tarefa difícil, porque os planetas geralmente são milhões de vezes mais fracos do que as estrelas que orbitam.

Este sistema é único porque somos capazes de ver o planeta iluminado por sua estrela hospedeira, mas não vemos a estrela hospedeira. Assim, é possível obter um espectro realmente intocado, e estudar melhor esse sistema com mais detalhes do que os exoplanetas normais. Foram encontradas moléculas de carbono molecular, especificamente C3 e C2 no exoplaneta. No núcleo do planeta, submetido a uma pressão intensa, é possível que esse carbono possa ser espremido em diamantes. Mas, a questão maior é como tal planeta poderia ter se formado?

Isto pode ter sido gerado pelo emparelhamento de um pulsar com uma pequena estrela companheira de baixa massa. Normalmente, o material da companheira flui para o pulsar, fazendo com que ele gire mais rápido, o que alimenta um vento forte. Aquele vento somado à radiação do pulsar evaporam a estrela menor e menos massiva. Mas PSR J2322-2650b é um exoplaneta, não uma estrela.

O membro da equipe Roger Romani, de Stanford e do Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas e Cosmologia, é um dos especialistas proeminentes do mundo em sistemas de deste tipo. Ele propõe um fenômeno evocativo que poderia ocorrer na atmosfera única. “À medida que a companheira esfria, a mistura de carbono e oxigênio no interior começa a se cristalizar," teorizou Romani. “Cristais de carbono puros flutuam até o topo e se misturam ao hélio, e é isso que vemos. Mas então algo tem que acontecer para manter o oxigênio e o nitrogênio longe. E é aí que há controvérsia,” disse Romani.

Um artigo foi aceito para publicação no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Astronomy

Descoberto pulsar e estrela de hélio orbitando entre si

Astrônomos avistaram uma rara dupla cósmica: uma estrela de nêutrons que gira quase cem vezes por segundo, presa em uma órbita muito estreita com uma estrela semi-fragmentada.

© NASA (pulsar extrai material de sua companheira)

Os cientistas que encontraram a dupla afirmam que uma dessas estrelas engoliu a outra inteira e a cuspiu de volta. É a primeira descoberta de um pulsar de milissegundos com uma estrela companheira de hélio, um tipo de sistema há muito previsto por algumas teorias, mas nunca observado até agora.

Pulsares são estrelas de nêutrons que emitem feixes de radiação de seus polos; à medida que giram, esses feixes varrem a Terra, sendo registrados como breves picos por radiotelescópios. Pulsares de milissegundos, especificamente, são pulsares que giram centenas de vezes por segundo.

Este exótico sistema estelar foi descoberto em uma pesquisa realizada pelo Telescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (FAST) da China, o maior radiotelescópio de antena única do mundo. A equipe encontrou o pulsar, designado PSR J1928+1815, em maio de 2020 e o observou novamente no final daquele ano. 

O acompanhamento revelou que ele orbita um companheiro muito próximo, separado por aproximadamente a mesma distância que o Sol está da borda externa do cinturão de asteroides. Mas enquanto objetos no cinturão principal normalmente levam vários anos para orbitar o Sol, o pulsar recém-descoberto orbita seu companheiro em apenas 3,6 horas.

O sistema binário nasceu como duas estrelas regulares orbitando uma à outra, nada incomum em nossa galáxia, onde a maioria das estrelas faz parte de um sistema binário. Mas as estrelas evoluem; à medida que cada membro de um sistema binário queima seu combustível nuclear, ele passa por mudanças que podem afetar seu parceiro. Neste caso, a estrela mais pesada do par consumiu seu combustível mais rapidamente e explodiu em uma supernova, e o núcleo restante foi esmagado para formar uma estrela de nêutrons. Enquanto isso, a estrela mais leve envelheceu um pouco mais lentamente, inchando gradualmente. Como as duas estavam próximas, a estrela de nêutrons começou a sugar material de sua companheira, acelerando à medida que mais e mais material caía sobre ela. À medida que perdia massa, a gravidade que mantinha a companheira unida enfraquecia, então ela inchou ainda mais. O processo alterou as órbitas das estrelas, aproximando-as. Isso apenas acelerou o inchaço da estrela companheira, ela ficou tão grande que suas camadas externas engolfaram a estrela de nêutrons.

As estrelas estão destinadas a se fundir, formando um único objeto denso, ou explodir seus topos. À medida que a estrela de nêutrons atravessava o gás das camadas externas de sua companheira, o atrito desacelerava sua órbita, embora sua rotação estivesse sempre aumentando à medida que continuava a abocanhar material. Ela espiralou para dentro, transferindo energia para o gás circundante. Isso, juntamente com o aquecimento por atrito ajudou a injetar energia suficiente para explodir as camadas externas da estrela companheira ao longo de cerca de 1.000 anos, consumindo hidrogênio e restando principalmente o hélio que a estrela já havia fundido em seu centro.

Há um problema potencial com a descoberta. Existe uma lei física que diz que, se um sistema binário perde mais da metade de sua massa, o sistema se torna desvinculado. Quando a estrela mais massiva explodiu e se tornou uma estrela de nêutrons, isso provavelmente ejetou mais da metade da massa total do par, então as estrelas deveriam ter se afastado.

As explosões de supernovas que criam estrelas de nêutrons nem sempre explodem uniformemente, o que pode fazer com que as estrelas de nêutrons se dispersem em direções aleatórias. Nesse caso, esse impulso pode ter ocorrido para enviar a estrela de nêutrons em direção à sua companheira. Isso poderia explicar como o par permaneceu unido.

A estrela de hélio pode se expandir e doar ainda mais material para o pulsar, girando-o e emitindo raios X do material capturado. Se o pulsar aquecer sua companheira, poderá dissolvê-la. Ou o par pode se aproximar tanto que emita ondas gravitacionais de amplitudes detectáveis, ou seja, ondulações no espaço-tempo enquanto orbitam um ao outro. Isso desencadeia um efeito bola de neve, pois a emissão de ondas gravitacionais reduz a energia e o momento angular dos objetos, fazendo com que suas órbitas diminuam que as estrelas se fundirão.

Um artigo foi publicado na revista Science.

Fonte: Astronomy

A causa de uma fratura num segmento galáctico

Os astrônomos descobriram uma explicação provável para uma fratura num enorme segmento cósmico na Via Láctea, utilizando o observatório de raios X Chandra da NASA e radiotelescópios.

© NASA (pulsar e fratura em estrutura)

O segmento cósmico parece ter sido atingido por uma estrela de nêutrons, ou pulsar, que se move rapidamente e gira a grande velocidade. As estrelas de nêutrons são as estrelas mais densas que se conhecem e formam-se a partir do colapso e explosão de estrelas massivas.

Estas estrelas recebem frequentemente um poderoso "pontapé" destas explosões, que as afasta do local da explosão a grande velocidade. Perto do centro da Via Láctea encontram-se estruturas enormes que se assemelham a ossos ou cobras. Estas formações alongadas são vistas no rádio e estão enlaçadas por campos magnéticos que correm paralelamente a elas.

As ondas de rádio são causadas por partículas energizadas que se movem em espiral ao longo dos campos magnéticos. Esta nova imagem mostra um destes segmentos cósmicos, chamado G359.13142-0.20005 (G359.13 para abreviar), com dados de raios X do Chandra (em azul) e dados de rádio da rede MeerKAT na África do Sul (em cinza). Os pesquisadores também se referem a G359.13 como a Serpente.

A análise desta imagem revela a presença de uma quebra, ou fratura, no segmento contínuo de G359.13 visto na imagem. Os dados combinados de raios X e rádio fornecem pistas para a causa desta fratura. Os astrônomos descobriram agora uma fonte de raios X e de rádio no local da fratura, utilizando os dados do Chandra, do MeerKAT e do VLA (Very Large Array).

O provável pulsar responsável por estes sinais de rádio e raios X está rotulado na imagem. Uma possível fonte extra de raios X localizada perto do pulsar pode vir de elétrons e pósitrons (os equivalentes antimatéria dos elétrons) que foram acelerados com altas energias.

Os cientistas pensam que o pulsar terá causado a fratura ao embater contra G359.13 a uma velocidade entre 1,6 e 3,2 milhões de quilômetros por hora. Esta colisão distorceu o campo magnético do segmento, fazendo com que o sinal de rádio também se deformasse. Com cerca de 230 anos-luz de comprimento, G359.13 é uma das estruturas mais longas e brilhantes do seu gênero na Via Láctea. Para contextualizar, existem mais de 800 estrelas a essa distância da Terra. G359.13 está localizada a cerca de 26.000 anos-luz da Terra, perto do centro da Via Láctea.

O artigo científico que descreve estes resultados foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Harvard University

Astrônomos encontram pulsar piscando em câmera lenta

Astrônomos encontraram recentemente um estranho farol, a cerca de 2.600 anos-luz de distância, que parece ser um pulsar piscando em câmera lenta, algo que não deveria ser possível.

© Kevin Gill (ilustração da emissão de rádio por um pulsar)

Os cientistas agora planejam procurar mais desses objetos excêntricos, o que pode ajudar a preencher a lacuna entre os pulsares tradicionais e bem compreendidos de rotação rápida e aqueles poucos que giram mais lentamente. 

Os pulsares são como faróis cósmicos de alta velocidade. Eles são feitos de núcleos densos remanescentes de estrelas massivas que ficaram sem combustível nuclear e se transformaram em supernovas. Após a explosão, o que resta da estrela colapsa numa estrela de nêutrons de 10 quilômetros de diâmetro. 

Como o momento angular original (spin) da estrela é conservado, ser comprimida em um objeto tão pequeno significa que sua rotação acelera, da mesma forma que um patinador gira mais rápido quando recolhe os braços. Os pulsares emitem feixes de radiação de seus polos; esses feixes então varrem o Universo enquanto giram. Se esses feixes apontarem para a Terra, recebemos um flash de luz a cada rotação, normalmente em comprimentos de onda de rádio. 

Os pulsares vibram com precisão de relógio, sendo os mais rápidos piscando dezenas de milhares de vezes por minuto. Mesmo os mais lentos tendem a piscar pelo menos a cada 10 segundos. Mas em 2022, astrônomos encontraram um objeto emitindo pulsos de rádio como um pulsar, mas muito mais lentamente: apenas uma vez a cada 18 minutos. Desde então, cientistas descobriram mais alguns desses objetos, conhecidos como transientes de longo período, com períodos que variam de minutos a horas. 

Você poderia pensar que estes poderiam ser apenas pulsares de rotação muito lenta, mas há um problema com essa explicação. A energia de um pulsar vem de seu movimento giratório. Apesar de sua regularidade, os pulsares estão, na verdade, desacelerando gradualmente, e a energia perdida nessa desaceleração é convertida nos feixes de rádio que eles emitem. Transientes de longo período não podem ser pulsares lentos, porque eles já estão girando tão lentamente que a perda adicional de energia rotacional não é mais suficiente para alimentar feixes tão fortes quanto os que vemos deles.

O ponto em que um pulsar gira muito lentamente para produzir feixes de rádio é chamado de linha de morte do pulsar. Pulsares que caem abaixo dessa linha param de emitir feixes de rádio, então paramos de vê-los como pulsares. Portanto, transientes de longo período não podem ser tão lentos e tão brilhantes se forem causados ​​pelos mesmos mecanismos que os pulsares alimentados rotacionalmente. Alguns ainda podem ser estrelas de nêutrons se comportando de maneiras inesperadas. Outros podem ser objetos completamente diferentes, como anãs brancas ou sistemas binários. 

O pulsar recentemente descoberto, chamado PSR J0311+1402, pode oferecer novas pistas. Com um período de 41 segundos, ele gira muito mais lentamente do que pulsares típicos, mas muito mais rápido do que transientes de longo período. E os astrônomos acreditam que este objeto intermediário pode ser um elo perdido entre as duas populações. 

Cientistas avistaram o estroboscópio estelar com o Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) e acompanharam com outros observatórios de rádio para medir sua luminosidade, período e polarização, todos os quais indicam fortemente que se trata de um pulsar. Mas ele ainda gira muito lentamente para ser alimentado apenas por rotação.

Os astrônomos normalmente encontram pulsares usando um único radiotelescópio grande, que não consegue detectar facilmente flashes com menos de uma frequência a cada 10 segundos, porque os sinais mais lentos são mais fracos e mais facilmente perdidos no ruído de fundo. Transientes de longo período geralmente são encontrados usando conjuntos de múltiplas antenas de rádio trabalhando juntas, um método chamado interferometria. Esse método é menos sensível a pisca-piscas rápidos, porque a combinação dos sinais de vários telescópios leva tempo suficiente para borrar ou até mesmo apagar mudanças rápidas dos dados. Isso deixa pulsares com períodos médios, como o PSR J0311+1402, em um ponto cego para ambos os métodos. 

Mas isso está mudando, como mostra esta descoberta. Agora, os astrônomos estão usando um novo sistema com ASKAP chamado CRACO, que é perfeito para captar objetos nessa faixa ausente. É o sistema que encontrou o PSR J0311+1402 e pode ajudar a descobrir onde os pulsares param e os transientes de longo período começam, ou se eles são mais semelhantes do que se acretida. Responder a essas perguntas ajudará a entender toda a população de estrelas de nêutrons e o que alimenta suas emissões. 

A descoberta, e o mistério que ela ressalta, mostra o quanto ainda temos a aprender sobre o cosmos.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Astronomy

Estrelas movem-se sob a ação de um conjunto de buracos negros

Omega Centauri é um grande aglomerado globular, contendo quase dez milhões de estrelas, na direção da constelação de Centauro, que tem sido estudado para compreender a sua cinemática estelar, os movimentos das suas estrelas sob a ação das forças gravitacionais que atuam sobre elas.

© Ève Barlier (conjunto de buracos negros no centro de aglomerado globular)

Uma equipe de pesquisa do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) divulgou um estudo que mostra que um grupo de buracos negros domina os movimentos da sua cinemática estelar. Este resultado pode ser alargado a algumas outras estruturas do Universo e contraria algumas afirmações anteriores sobre o papel dos buracos negros de baixa massa nos movimentos das estrelas dos aglomerados globulares. 

Foram realizados estudos cinemáticos extensivos para determinar a estrutura das galáxias e dos aglomerados de estrelas no Grupo Local, as galáxias mais próximas da Via Láctea. Este estudo específico incidiu sobre o aglomerado globular Omega Centauri, o maior aglomerado globular conhecido na Via Láctea. 

Uma questão muito discutida nos círculos astrofísicos atuais é se existe um buraco negro de massa intermediária neste aglomerado (ou seja, um buraco negro com uma massa entre algumas centenas e algumas centenas de milhares de vezes a massa do Sol) e, em caso afirmativo, quais os seus efeitos globais no aglomerado. 

O estudo do IAC parece ter esclarecido esta questão, ao descobrir que o que está afetando os movimentos internos das estrelas do aglomerado não é um buraco negro de massa intermediária, mas um conjunto de vários buracos negros de massa estelar, que se formam após o colapso de estrelas massivas no fim das suas vidas, e que são muito menores, cada um com uma massa inferior a algumas dezenas de massas solares. 

Esta descoberta abre um novo ponto de vista na observação dos diferentes tipos de buracos negros e do seu papel na evolução estelar. Até à data, é consensual que existem buracos negros supermassivos, com massas superiores a um milhão de massas solares, nos centros das galáxias; como o existente no centro da Via Láctea. Sabe-se também que existem buracos negros com massas muito inferiores, buracos negros de massa estelar, que foram bem observados na nossa Galáxia.

Sabemos que as grandes galáxias têm buracos negros nos seus centros, mas atualmente não sabemos ao certo se o mesmo acontece com as galáxias anãs. Pensa-se que Omega Centauri é uma pequena galáxia que se dividiu quando se fundiu com a Via Láctea. Isto fez com que os astrônomos procurassem um buraco negro central neste aglomerado, que poderia talvez explicar algumas das suas propriedades mais complicadas, o que constituiria um avanço significativo na nossa compreensão da sua formação e evolução. De fato, a existência de buracos negros de massa intermediária não é certa, porque até agora as observações só confirmaram a existência de buracos negros de massa estelar, até algumas dezenas de massas solares. 

A existência ou não existência de buracos negros de massa intermediária é importante porque são um elo em falta previsto pelos modelos de formação de buracos negros supermassivos. A questão da presença de um buraco negro de massa intermediária em Omega Centauri tem sido debatida há quase duas décadas, com uma série de estudos sugerindo a sua presença, com base na cinemática das suas estrelas. A questão de saber se contém um buraco negro de massa intermediária ou uma população de buracos negros de massa estelar e outros remanescentes estelares tem sido intensamente investigada, principalmente devido à possibilidade de Omega Centauri ser o resultado da fusão de uma galáxia anã com a Via Láctea.

Entre as novidades deste estudo está a utilização das acelerações dos pulsares como uma restrição adicional à cinemática do aglomerado. Os pulsares são estrelas de nêutrons que giram a uma frequência regular, emitindo um sinal com um período muito curto que podemos medir com muita precisão. Quando os pulsares fazem parte de uma galáxia, ou neste caso de um aglomerado globular, sofrem uma aceleração que podemos medir através das variações deste sinal periódico. Trata-se de uma manifestação do chamado efeito Doppler.

Este resultado mostra a eficácia desta nova metodologia que, usando cinemática estelar e observações de pulsares, com modelação extensiva, pode ser usada para explorar a estrutura de aglomerado estelares, estabelecendo um precedente promissor no contexto de um campo em rápido crescimento de observações e descobertas.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias