Usando um revolucionário telescópio de raios X a bordo da Estação Espacial Internacional, os cientistas finalmente criaram o 1º mapa da superfície do pulsar. Ele mostra pontos quentes estranhos e sugere que os campos magnéticos do pulsar são mais complicados do que se imaginava.
Os pulsares – os restos extremamente densos, mas minúsculos, de estrelas explodidas – são conhecidos há décadas, mas continuam sendo um dos fenômenos mais enigmáticos do universo conhecido. Eles não são fáceis de estudar, em parte devido às imensas distâncias. Agora, usando um telescópio especial de raios-X lançado na Estação Espacial Internacional (ISS) em 2017, os cientistas conseguiram mapear um pulsar e fazer medições precisas de seu tamanho e massa, pela primeira vez. Esses achados importantes também incluem pontos quentes estranhos na superfície do pulsar.
A NASA anunciou as descobertas em 12 de dezembro de 2019, e esses resultados foram publicados em uma série de novos artigos revisados ??por especialistas em uma edição especial do The Astrophysical Journal Letters.
O estudo se concentra em um pulsar chamado J0030 + 0451 (J0030), em uma região isolada do espaço a 1.100 anos-luz de distância, na direção da constelação de Peixes.
O astrofísico Paul Hertz, na sede da NASA, disse em um comunicado que, de sua posição acima da Terra a bordo da ISS, o telescópio NICER da NASA – que representa a composição interna de uma estrela de nêutrons está revolucionando nossa compreensão dos pulsares:
Os pulsares foram descobertos há mais de 50 anos como faróis de estrelas que entraram em colapso em densos núcleos, comportando-se como qualquer coisa que vemos na Terra. Com o NICER, podemos investigar a natureza desses restos densos de maneiras que pareciam impossíveis até agora.
Os pesquisadores – dois grupos de cientistas – usaram as observações do NICER de julho de 2017 a dezembro de 2018 e obtiveram resultados semelhantes para o tamanho e massa do pulsar, bem como pontos quentes em sua superfície.
Com a ajuda de simulações em computador, o NICER encontrou pontos quentes de três milhões de graus no pulsar, todos no hemisfério sul, mas os pontos não se pareciam com o que os livros didáticos haviam previsto. Um local era pequeno e circular, enquanto o outro era mais comprido e em forma de crescente. O terceiro ponto, um pouco mais frio, estava um pouco torto no pólo rotacional sul do pulsar. Modelos anteriores sugeriram que os locais e as formas dos pontos variariam mais.
É a primeira vez que essas características da superfície são identificadas positivamente em um pulsar. As descobertas indicam que os campos magnéticos pulsares são mais complicados do que o modelo bipolar tradicional implicava.
O NICER também foi capaz de determinar o tamanho e a massa de um pulsar com muito mais precisão do que nunca.
Uma das equipes de pesquisa, liderada por Thomas Riley, estudante de doutorado em astrofísica computacional, e sua supervisora ??Anna Watts, professora de astrofísica da Universidade de Amsterdã, descobriram que o pulsar é cerca de 1,3 vezes a massa do sol e 25,8 milhas (25,4). km) de diâmetro.
A segunda equipe, liderada por Cole Miller, professor de astronomia da Universidade de Maryland, obteve resultados muito semelhantes: 1,4 vezes a massa do sol e cerca de 26 km de largura. Riley disse:
Quando começamos a trabalhar no J0030, nosso entendimento de como simular pulsares estava incompleto, e ainda é. Mas, graças aos dados detalhados da NICER, ferramentas de código aberto, computadores de alto desempenho e excelente trabalho em equipe, agora temos uma estrutura para o desenvolvimento de modelos mais realistas desses objetos.
Miller disse:
“As medições incomparáveis ??de raios-X do NICER nos permitiram fazer os cálculos mais precisos e confiáveis ??do tamanho de um pulsar até o momento, com uma incerteza de menos de 10%. Toda a equipe do NICER deu uma contribuição importante para a física fundamental que é impossível investigar em laboratórios terrestres.”
O NICER é tão preciso que pode medir a chegada de cada raio-X de um pulsar a mais de cem nanossegundos (um nanossegundo é um bilionésimo de segundo). Essa precisão é cerca de 20 vezes maior do que qualquer outra disponível anteriormente.
Os pulsares são os restos de estrelas que giram rapidamente, densos e minúsculos que explodiram em uma supernova. Eles são um tipo de estrela de nêutrons e podem girar centenas de vezes por segundo, varrendo feixes de energia de radiação em nossa direção a cada rotação. J0030 gira 205 vezes por segundo.
Créditos: Goddard Space Flight Center da NASA
Os pulsares são inimaginavelmente densos; sua gravidade na verdade distorce o espaço-tempo próximo, o “tecido” do universo, conforme descrito pela teoria geral da relatividade de Einstein. Suas rotações são tão regulares, que se pensou primeiro que elas pudessem ser evidências de inteligência extraterrestre, até que se determinasse que eram um fenômeno natural.
Os cientistas agora querem determinar as massas e tamanhos de vários outros pulsares além do J0030. Ao fazer isso, eles podem entender melhor o estado da matéria nos núcleos dessas estrelas de nêutrons. As pressões e densidades estão muito além de qualquer coisa que possa ser replicada em laboratórios na Terra. De acordo com Zaven Arzoumanian, líder científico do NICER no Goddard Space Flight Center da NASA:
É notável, e também muito reconfortante, que as duas equipes tenham alcançado tamanhos, massas e padrões de pontos de acesso semelhantes para o J0030 usando diferentes abordagens de modelagem. Diz-nos que o NICER está no caminho certo para nos ajudar a responder a uma pergunta duradoura na astrofísica: que forma a matéria assume nos núcleos ultra-densos das estrelas de nêutrons?
As novas descobertas são um avanço na pesquisa de estrelas pulsares e de nêutrons e ajudarão os cientistas a aprender mais sobre esses objetos muito misteriosos. Para mais, confira o vídeo abaixo.
Conclusão: Pela primeira vez, os cientistas criaram um “mapa” da superfície de um pulsar, mostrando pontos quentes estranhos e obtiveram as medidas mais precisas do tamanho e massa de um desses objetos.
Publicado em 19/12/2019
Artigos originais:
- https://earthsky.org/space/pulsar-surface-map-hot-spots-size-mass-j0030-nicer
- https://iopscience.iop.org/journal/2041-8205/page/Focus_on_NICER_Constraints_on_the_Dense_Matter_Equation_of_State
- https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-s-nicer-delivers-best-ever-pulsar-measurements-1st-surface-map
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