O segundo pulsar mais rápido já descoberto foi capturado cuspindo raios gama, e essa descoberta surpresa poderia ajudar os astrônomos a entender melhor as propriedades dessas estrelas estranhas e extremas.
A radiação gama do pulsar de milissegundos PSR J0952-0607 é muito fraca, detectando que é necessário alguns novos métodos de pesquisa inteligentes – e isso possibilitou a realização de medições sem precedentes da estrela.
Os pulsares são um tipo de estrela morta chamada estrela de nêutrons, o resultado final de uma estrela que é massiva demais para se tornar uma anã branca e não massiva o suficiente para se tornar um buraco negro. Mas a rotação desses pulsares é tal que, ao girarem, varrem a Terra com um feixe de radiação, às vezes em escalas de tempo tão precisas que podem nos ajudar a medir o Universo.
Alguns desses pulsares estão girando tão rápido que giram em escalas de milissegundos; apropriadamente, chamamos esses pulsares de milissegundos e geralmente são encontrados com um companheiro binário. Pensa-se que a rotação deles acelera à medida que sugam o material do companheiro.
A primeira vez que a radiação gama foi descoberta emitida por um pulsar de milissegundos foi em 1999. A segunda não foi descoberta até 2009, mas desde então, muitos mais pulsares de milissegundos foram ligados aos raios gama.
Mas o PSR J0952-0607, descoberto em 2017, gira a um impressionante alucinante 707 vezes por segundo; agora é o pulsar mais rápido em milissegundos para o qual os astrônomos foram capazes de medir sua taxa de spin-down (a taxa na qual está desacelerando) e seu campo magnético de superfície.
Segundo o site oficial da Fermi em 2016, pelo menos 17% dos pulsares de milissegundos foram detectados emitindo raios gama, em comparação com apenas 3% da população normal de pulsares.
Mas o PSR J0952-0607 é um dos mais extremos até agora, perdendo apenas para o PSR J1748-2446ad, descoberto em 2006 como disparado em 716 rotações por segundo.
Para colocar a rotação 707 do PSR J0952-0607 em perspectiva, se assumirmos um diâmetro de 20 quilômetros (padrão para estrelas de nêutrons), seu equador estaria viajando a 44.422 quilômetros por segundo – cerca de 14% da velocidade da luz.
É também o que chamamos de “viúva negra”. O pulsar é 1,4 vezes a massa do Sol, espremido naquele minúsculo diâmetro minúsculo, com um companheiro binário em torno de 0,02 vezes a massa do Sol. O que a torna uma viúva negra é a massa binária insanamente baixa do companheiro: o pulsar claramente engoliu a maior parte do companheiro.
No entanto, quando foi descoberto em 2017, nenhum raio gama foi detectado emanando do pulsar quando os pesquisadores usaram o Telescópio Espacial Fermi. O próprio pulsar foi descoberto com o radiotelescópio de baixa frequência (LOFAR), em frequências bem abaixo daquelas normalmente usadas para buscas por pulsares.
O astrônomo Lars Nieder, do Instituto Max Planck de Física Gravitacional, está trabalhando na expansão do catálogo de pulsares de raios gama, então decidiu dar uma olhada mais de perto no PSR J0952-0607.
Ele e seus colegas analisaram 8,5 anos de dados da Fermi – entre agosto de 2008 e janeiro de 2017 – e combinaram isso com dois anos de observações da LOFAR. Ele também tirou novas observações ópticas de dois telescópios e até conduziu uma busca por ondas gravitacionais usando o LIGO.
“Esta pesquisa é extremamente desafiadora porque [Fermi] registrou apenas o equivalente a cerca de 200 raios gama do fraco pulsar durante os 8,5 anos de observações. Durante esse tempo, o próprio pulsar girou cerca de 200 bilhões de vezes. Em outras palavras, apenas uma vez a cada bilhões de rotações foi observado por um raio gama “, disse Nieder.
“Para cada um desses raios gama, a pesquisa deve identificar exatamente quando, durante cada uma das rotações de 1,4 milissegundos, foi emitida”.
Essa busca por emissões de raios gama foi realizada usando o poderoso Atlas Computing Cluster. E encontrou o sinal – mas algo, disse Nieder, estava errado.
“O sinal era muito fraco e não exatamente onde deveria estar. O motivo: nossa detecção de raios gama de J0952-0607 havia revelado um erro de posição nas observações iniciais do telescópio óptico que usamos para direcionar nossa análise. Nossa descoberta das pulsações de raios gama revelaram esse erro “, explicou.
“Esse erro foi corrigido na publicação que relatou a descoberta do pulsar por rádio. Uma nova e extensa pesquisa por raios gama fez uma descoberta bastante fraca – mas estatisticamente significativa – do pulsar por raios gama na posição corrigida”.
E houve outra surpresa: não havia detecções de raios gama nos dados antes de 2011. Por quê? Bem, nós não sabemos.
É possível que a variabilidade estelar tenha algo a ver com isso; talvez a radiação gama estivesse mais fraca na época – fraca demais para detectar, por algum motivo. Ou houve uma mudança na órbita ou rotação, embora nada mais nos dados sugira isso. A equipe continuará estudando a estrela para tentar entender esse comportamento peculiar.
Essa distância nova e mais próxima também significava que a equipe poderia voltar e revisar os parâmetros físicos conhecidos do pulsar. E eles descobriram que ele está entre os 10 campos magnéticos mais fracos já detectados em um pulsar.
Isso é consistente com a teoria de que a acumulação ativa por um pulsar amortece seu campo magnético – e, segundo os pesquisadores, poderia nos ajudar a restringir a força mínima do campo magnético dessas estrelas selvagens.
Publicado em 29/09/2019
Artigo original: https://www.sciencealert.com/this-extreme-pulsar-spins-707-times-per-second-and-it-s-spitting-out-gamma-rays
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