1251: Astrónomos encontram evidências do mais poderoso pulsar em galáxia distante

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

À medida que a concha de detritos da explosão de super-nova se expande ao longo de algumas décadas, torna-se menos densa e acaba por se tornar suficientemente fina para que as ondas de rádio do interior possam escapar. Isto permitiu observações do VLASS (VLA Sky Survey) para detectar emissões de rádio brilhantes criadas à medida que o poderoso campo magnético da estrela de neutrões que gira rapidamente varre o espaço circundante, acelerando as partículas carregadas. Este fenómeno é chamado uma nebulosa de vento pulsar.
Crédito: Melissa Weiss, NRAO/AUI/NSF

Astrónomos que analisavam dados do VLASS (VLA Sky Survey) descobriram uma das estrelas de neutrões mais jovens conhecidas – o remanescente super-denso de uma estrela massiva que explodiu como uma super-nova. Imagens do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation) indicam que a emissão brilhante de rádio alimentada pelo campo magnético do pulsar giratório só recentemente surgiu por detrás de uma densa concha de detritos da explosão de super-nova.

O objecto, chamado VT 1137-0337, encontra-se numa galáxia anã a 395 milhões de anos-luz da Terra. Apareceu pela primeira vez numa imagem VLASS feita em Janeiro de 2018. Não apareceu numa imagem da mesma região feita pelo levantamento FIRST do VLA em 1998. Continuou a aparecer em observações VLASS posteriores em 2018, 2019, 2020 e 2022.

“O que mais provavelmente estamos a ver é uma nebulosa de vento pulsar”, disse Dillon Dong, estudante no Caltech que vai começar uma bolsa de pós-doutoramento no NRAO (National Radio Astronomy Observatory) no final deste ano. Uma nebulosa de vento pulsar é criada quando o poderoso campo magnético de uma estrela de neutrões em rápida rotação acelera as partículas carregadas em redor até quase à velocidade da luz.

“Com base nas suas características, este é um pulsar muito jovem – possivelmente tão jovem quanto apenas 14 anos, mas não com mais de 60 a 80 anos,” disse Gregg Hallinan, orientador de doutoramento de Dong no Caltech.

Os cientistas relataram as suas descobertas na reunião da Sociedade Astronómica Americana em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia.

Dong e Hallinan descobriram o objecto em dados do VLASS, um projecto do NRAO que começou em 2017 para pesquisar todo o céu visível a partir do VLA – cerca de 80% do céu. Ao longo de um período de sete anos, o VLASS está a realizar um scan completo do céu três vezes, sendo um dos objectivos o de encontrar objectos transitórios. Os astrónomos encontraram VT 1137-0337 na primeira varredura VLASS de 2018.

Comparando esta análise VLASS com dados de um levantamento anterior do VLA, chamado FIRST, revelou 20 objectos transientes particularmente luminosos que poderiam estar associados a galáxias conhecidas.

“Este destacou-se porque a sua galáxia está a passar por um surto de formação estelar e também por causa das características da sua emissão de rádio,” disse Dong. A galáxia, chamada SDSS J113706.18-033737.1, é uma galáxia anã contendo cerca de 100 milhões de vezes a massa do Sol.

Ao estudar as características de VT 1137-0337, os astrónomos consideraram várias explicações possíveis, incluindo uma super-nova, um GRB (“gamma ray burst”, em português explosão de raios-gama) ou um evento de ruptura de maré em que uma estrela é triturada por um buraco negro super-massivo. Eles concluíram que a melhor explicação é uma nebulosa de vento pulsar.

Neste cenário, uma estrela muito mais massiva do que o Sol explodiu como super-nova, deixando para trás uma estrela de neutrões. A maior parte da massa da estrela original foi expelida para fora como uma concha de destroços. A estrela de neutrões gira rapidamente e à medida que o seu poderoso campo magnético varre o espaço circundante, acelera as partículas carregadas, provocando uma forte emissão de rádio.

Inicialmente, a emissão de rádio foi bloqueada pela concha de detritos da explosão. À medida que esse invólucro se expandia, tornou-se progressivamente menos denso até que eventualmente as ondas de rádio da nebulosa de vento pulsar puderam passar através dele.

“Isto aconteceu entre a observação FIRST em 1998 e a observação VLASS em 2018,” disse Hallinan.

Provavelmente o exemplo mais famoso de uma nebulosa de vento pulsar é a Nebulosa do Caranguejo (M1) na direcção da constelação de Touro, o resultado de uma super-nova que brilhou intensamente no ano 1054. M1 é facilmente visível hoje em dia através de telescópios pequenos.

“O objecto que encontrámos parece ser aproximadamente 10.000 vezes mais energético do que a Nebulosa do Caranguejo, com um campo magnético mais forte,” disse Dong. “É provável que seja um ‘super Caranguejo’ emergente”, acrescentou.

Apesar de Dong e Hallinan considerarem VT 1137-0337 como sendo muito provavelmente uma nebulosa de vento pulsar, também é possível que o seu campo magnético seja suficientemente forte para que a estrela de neutrões se qualifique como um magnetar – uma classe de objectos super-magnéticos. Os magnetares são um dos principais candidatos à origem dos misteriosos FRBs (Fast Radio Bursts), agora sob intenso estudo.

“Nesse caso, este seria o primeiro magnetar apanhado no ato de aparecer e isso, também, é extremamente excitante,” disse Dong.

De facto, verificou-se que alguns FRBs foram associados a fontes de rádio persistentes, cuja natureza também é um mistério. Têm fortes semelhanças, nas suas propriedades, com VT 1137-0337, mas não mostraram evidências de uma forte variabilidade.

“A nossa descoberta de uma fonte muito semelhante a ‘ligar-se’ sugere que as fontes de rádio associadas aos FRBs também podem ser nebulosas luminosas de vento pulsar”, disse Dong.

Os astrónomos planeiam fazer observações adicionais para aprender mais sobre o objecto e para monitorizar o seu comportamento ao longo do tempo.

Astronomia On-line
21 de Junho de 2022