Nascido de uma estrela explodida, o magnetar infantil pertence a uma família de objetos extremos chamados estrelas de nêutrons. Sua descoberta pode dar uma visão desses fenômenos estranhos.
Os astrônomos tendem a ter um senso de tempo um pouco diferente do que o resto de nós. Eles estudam regularmente eventos que aconteceram há milhões ou bilhões de anos atrás e objetos que existem há tanto tempo. É em parte por isso que a estrela de nêutrons recentemente descoberta, conhecida como Swift J1818.0-1607, é notável: um novo estudo na revista Astrophysical Journal Letters estima que ela tem apenas cerca de 240 anos – um verdadeiro recém-nascido para os padrões cósmicos.
O Observatório Neil Gehrels Swift da NASA avistou o jovem objeto em 12 de março, quando lançou uma explosão maciça de raios-X. Estudos de acompanhamento do observatório XMM-Newton da Agência Espacial Européia e do telescópio NuSTAR da NASA, liderado por Caltech e gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da agência, revelaram mais características físicas da estrela de nêutrons, incluindo aquelas usadas para estimar sua idade.
Uma estrela de nêutrons é uma pepita incrivelmente densa de material estelar que sobra depois que uma estrela massiva se torna supernova e explode. Na verdade, eles são alguns dos objetos mais densos do universo (perdendo apenas para os buracos negros): uma colher de chá de material estelar de nêutrons pesaria 4 bilhões de toneladas na Terra. Os átomos dentro de uma estrela de nêutrons são esmagados com tanta força que se comportam de maneiras não encontradas em nenhum outro lugar. O Swift J1818.0-1607 comporta o dobro da massa do nosso Sol em um volume mais de um trilhão de vezes menor.
Com um campo magnético até 1.000 vezes mais forte que uma estrela de nêutrons típica – e cerca de 100 milhões de vezes mais forte que os ímãs mais poderosos produzidos por seres humanos – Swift J1818.0-1607 pertence a uma classe especial de objetos chamados magnetares, que são os mais objetos magnéticos no universo. E parece ser o magnetar mais jovem já descoberto. Se sua idade for confirmada, isso significa que a luz da explosão estelar que se formou teria atingido a Terra na época em que George Washington se tornou o primeiro presidente dos Estados Unidos.
“Esse objeto está nos mostrando um período anterior à vida de um magnetar, muito antes de sua formação”, disse Nanda Rea, pesquisadora do Instituto de Ciências Espaciais de Barcelona e principal pesquisadora das campanhas de observação de XMM Newton e NuSTAR (abreviação de Matriz de telescópio espectroscópico nuclear).
Embora existam mais de 3.000 estrelas de nêutrons conhecidas, os cientistas identificaram apenas 31 magnetares confirmados – incluindo esta entrada mais recente. Como suas propriedades físicas não podem ser recriadas na Terra, as estrelas de nêutrons (incluindo magnetares) são laboratórios naturais para testar nossa compreensão do mundo físico.
“Talvez se entendermos a história da formação desses objetos, entenderemos por que há uma diferença tão grande entre o número de magnetares que encontramos e o número total de estrelas de nêutrons conhecidas”, disse Rea.
O Swift J1818.0-1607 está localizado na constelação de Sagitário e é relativamente próximo da Terra – a apenas 16.000 anos-luz de distância. (Como a luz leva tempo para percorrer essas distâncias cósmicas, estamos vendo a luz que a estrela de nêutrons emitiu cerca de 16.000 anos atrás, quando tinha cerca de 240 anos.) Muitos modelos científicos sugerem que as propriedades físicas e os comportamentos dos magnetares mudam à medida que envelhecem. e que os magnetares podem ser mais ativos quando mais jovens. Portanto, encontrar uma amostra mais jovem por perto assim ajudará a refinar esses modelos.
Indo para Extremos
Embora as estrelas de nêutrons tenham apenas 15 a 30 quilômetros de largura, elas podem emitir enormes rajadas de luz em pé de igualdade com as de objetos muito maiores. Os magnetares, em particular, têm sido associados a erupções poderosas, brilhantes o suficiente para serem vistas claramente em todo o universo. Considerando as características físicas extremas dos magnetares, os cientistas pensam que existem várias maneiras de gerar quantidades tão grandes de energia.
A missão Swift avistou o Swift J1818.0-1607 quando começou a explodir. Nesta fase, sua emissão de raios-X tornou-se pelo menos 10 vezes mais brilhante que o normal. Os eventos de explosão variam em suas especificidades, mas geralmente começam com um aumento repentino de brilho ao longo de dias ou semanas, seguido de um declínio gradual ao longo de meses ou anos, à medida que o magnetar retorna ao brilho normal.
É por isso que os astrônomos precisam agir rápido se quiserem observar o período de pico de atividade de um desses eventos. A missão Swift alertou a comunidade global de astronomia para o evento, e o XMM-Newton (que tem participação da NASA) e o NuSTAR realizaram estudos rápidos de acompanhamento.
Além dos raios-X, sabe-se que os magnetares liberam grandes explosões de raios gama, a forma de energia mais alta do universo. Eles também podem emitir feixes constantes de ondas de rádio, a forma mais baixa de energia da luz no universo. (Estrelas de nêutrons que emitem raios de rádio de longa duração são chamadas de pulsares de rádio; Swift J1818.0-1607 é um dos cinco magnetares conhecidos que também são pulsares de rádio.)
“O que é surpreendente sobre [magnetares] é que eles são bastante diversos como uma população”, disse Victoria Kaspi, diretora do McGill Space Institute da McGill University em Montreal e ex-membro da equipe do NuSTAR, que não participou do estudo. “Cada vez que você encontra uma, está contando uma história diferente. Elas são muito estranhas e muito raras, e acho que não vimos toda a gama de possibilidades.”
O novo estudo foi liderado por Paolo Esposito com a Escola de Estudos Avançados (IUSS) em Pavia, Itália.
Sobre as Missões
O NuSTAR comemorou recentemente oito anos no espaço, tendo sido lançado em 13 de junho de 2012. Uma missão Small Explorer liderada por Caltech e gerenciada pelo JPL para a Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington, o NuSTAR foi desenvolvido em parceria com a Universidade Técnica Dinamarquesa e a Agência Espacial Italiana (ASI). A espaçonave foi construída pela Orbital Sciences Corp. em Dulles, Virgínia. O centro de operações missionárias do NuSTAR fica na Universidade da Califórnia, em Berkeley, e o arquivo de dados oficial está no Centro de Pesquisa em Arquivos de Ciência de Astrofísica de Alta Energia da NASA. A ASI fornece a estação terrestre da missão e um arquivo espelhado. Caltech gerencia o JPL para a NASA.
O observatório XMM-Newton da ESA foi lançado em dezembro de 1999 em Kourou, Guiana Francesa. A NASA financiou elementos do pacote de instrumentos XMM-Newton e fornece a NASA Guest Observer Facility em Goddard, que apóia o uso do observatório por astrônomos dos EUA.
O Goddard Space Flight Center da NASA gerencia a missão Swift em colaboração com a Penn State em University Park, o Laboratório Nacional Los Alamos no Novo México e a Northrop Grumman Innovation Systems em Dulles, Virginia. Outros parceiros incluem a Universidade de Leicester e o Laboratório de Ciências Espaciais Mullard da University College London, no Reino Unido, o Brera Observatory e o ASI.
Publicado em 21/06/2020 20h27
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