A descoberta de uma estrela de nêutrons emitindo sinais de rádio incomuns está reescrevendo nossa compreensão desses sistemas estelares únicos.
Meus colegas e eu (a equipe MeerTRAP) fizemos a descoberta ao observar a região Vela-X 1 da Via Láctea a cerca de 1.300 anos-luz de distância da Terra, usando o radiotelescópio MeerKAT na África do Sul. Detectamos um flash ou “pulso” de aparência estranha que durou cerca de 300 milissegundos.
O flash tinha algumas características de uma estrela de nêutrons emissora de rádio. Mas isso não era como nada que tínhamos visto antes.
Intrigados, vasculhamos dados mais antigos da região na esperança de encontrar pulsos semelhantes. Curiosamente, identificamos mais pulsos que haviam sido perdidos anteriormente pelo nosso sistema de detecção de pulso em tempo real (já que normalmente procuramos apenas pulsos com duração de 20 a 30 milissegundos).
Uma análise rápida dos tempos de chegada dos pulsos mostrou que eles se repetem a cada 76 segundos – enquanto a maioria dos pulsos de estrelas de nêutrons circulam em poucos segundos, ou mesmo milissegundos.
Nossa observação mostrou que o PSR J0941-4046 tinha algumas das características de um “pulsar” ou mesmo de um “magnetar”. Os pulsares são os remanescentes extremamente densos de estrelas gigantes colapsadas que geralmente emitem ondas de rádio de seus pólos.
À medida que giram, os pulsos de rádio podem ser medidos da Terra, um pouco como você veria um farol piscar periodicamente à distância.
No entanto, o período de rotação mais longo conhecido para um pulsar antes disso foi de 23,5 segundos – o que significa que podemos ter encontrado uma classe completamente nova de objeto emissor de rádio. Nossas descobertas são publicadas hoje na Nature Astronomy.
Uma anomalia entre estrelas de nêutrons?
Usando todos os dados disponíveis para nós dos projetos MeerTRAP e ThunderKAT no MeerKAT, conseguimos identificar a posição do objeto com excelente precisão. Depois disso, realizamos nossas observações de acompanhamento mais sensíveis para estudar a fonte dos pulsos.
O objeto recém-descoberto, chamado PSR J0941-4046, é uma estrela de nêutrons galáctica emissora de rádio peculiar que gira extremamente lentamente em comparação com outros pulsares. As taxas de pulso pulsar são incrivelmente consistentes, e nossas observações de acompanhamento nos permitiram prever o tempo de chegada de cada pulso para um milionésimo de segundo.
Além da taxa de pulso inesperada, o PSR J0941-4046 também é único, pois reside no “cemitério” da estrela de nêutrons. Esta é uma região do espaço onde não esperamos detectar nenhuma emissão de rádio, já que teorizou que as estrelas de nêutrons aqui estão no final de seu ciclo de vida e, portanto, não ativas (ou menos ativas).
O PSR J0941-4046 desafia nossa compreensão de como as estrelas de nêutrons nascem e evoluem.
Também é fascinante, pois parece produzir pelo menos sete formas de pulso distintamente diferentes, enquanto a maioria das estrelas de nêutrons não exibe essa variedade. Essa diversidade na forma do pulso, e também na intensidade do pulso, provavelmente está relacionada ao mecanismo de emissão física desconhecido do objeto.
Um tipo particular de pulso mostra uma estrutura fortemente “quase periódica”, o que sugere que algum tipo de oscilação está conduzindo a emissão de rádio. Esses pulsos podem nos fornecer informações valiosas sobre o funcionamento interno do PSR J0941-4046.
Esses pulsos quase periódicos têm alguma semelhança com as enigmáticas rajadas de rádio rápidas (FRBs), que são rajadas de rádio curtas de origem desconhecida. No entanto, ainda não está claro se o PSR J0941-4046 emite o tipo de energia observado em rajadas de rádio rápidas (FRBs). Se descobrirmos que sim, pode ser que o PSR J0941-4046 seja um “magnetar de período ultra-longo”.
Magnetares são estrelas de nêutrons com campos magnéticos muito poderosos, dos quais apenas um punhado é conhecido por emitir na parte de rádio do espectro. Embora ainda não tenhamos identificado um magnetar de período ultra-longo, eles são teorizados como uma possível fonte de rajadas de rádio rápidas.
Encontros breves
Não está claro por quanto tempo o PSR J0941-4046 está ativo e emitindo no espectro de rádio, já que as pesquisas de rádio normalmente não pesquisam por períodos tão longos.
Não sabemos quantas dessas fontes podem existir na galáxia. Além disso, só podemos detectar as emissões de rádio do PSR J0941-4046 por 0,5 por cento de seu período de rotação – portanto, só é visível para nós por uma fração de segundo. É muita sorte que fomos capazes de identificá-lo em primeiro lugar.
Detectar fontes semelhantes é um desafio, o que implica que pode haver uma população maior não detectada esperando para ser descoberta. Nossa descoberta também aumenta a possibilidade de uma nova classe de transientes de rádio: a estrela de nêutrons de período ultralongo.
Futuras pesquisas por objetos semelhantes serão vitais para nossa compreensão da população de estrelas de nêutrons.
Publicado em 04/06/2022 14h56
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