Pulsares ao extremo: estrelas mortas girando encontraram sinais de rádio explosivos do ‘limite de seu alcance magnético’

Os astrónomos descobriram que estrelas mortas em rotação rápida, chamadas estrelas de neutrões, no coração dos pulsares, podem emitir sinais de rádio a partir das suas bordas. A descoberta pode derrubar décadas de pensamento que sugeria que os pulsares apenas emitem feixes de radiação próximos das suas superfícies e dos seus pólos.

Pulsarescomo todos estrelas de nêutronssão criados quando massivos estrelas ficam sem combustível necessário para o seu processo interno de fusão nuclear e, assim, entram em colapso, formando um remanescente estelar com matéria tão densa que, se uma colher de chá dela fosse trazida para Terrapesaria cerca de 10 milhões de toneladas. Este colapso também gera os campos magnéticos mais poderosos do universo — e, tal como o equivalente cósmico de um patinador no gelo puxando os braços para aumentar a sua velocidade, o colapso também pode acelerar a rotação das estrelas de neutrões até 700 vezes por segundo.

A equipe por trás da nova pesquisa examinou observações de rádio de cerca de 200 pulsares de rotação rápida, ou pulsares de milissegundos, comparando-os com dados coletados em raios gama. Isto revelou ondas de rádio emanadas de duas ou mais regiões que rodeiam cerca de 33% destes pulsares de milissegundos. Observou-se que apenas 3% das estrelas de nêutrons de rotação mais lenta emitem ondas de rádio de uma região ao seu alcance além de seus pólos.

Então, o fato de que os pulsos de ondas de rádio mais distantes se alinharam com as explosões de raios gama desses pulsares detectados pelos satélites da NASA Telescópio Espacial Fermi indicou à equipe que ambos os tipos de radiação eletromagnética estavam sendo emitidos pelas mesmas regiões não polares e distantes ao redor desses pulsares.

“À medida que detectamos sinais tanto da superfície das estrelas como do limite do seu alcance magnético, este estudo mostra que estas pequenas estrelas de rotação rápida são ainda mais complexas e surpreendentes do que pensávamos”, disse Simon Johnston, membro da equipa, da agência científica australiana CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization). disse em um comunicado.

Uma ilustração mostrando duas estrelas de nêutrons se encontrando e se fundindo. (Crédito da imagem: Robert Lea (criada com Canva))

A equipa concluiu que estes factores indicam que pulsares de milissegundos produzem ondas de rádio perto dos pólos destas estrelas mortas e numa “folha de corrente” rodopiante de partículas carregadas – que estão mais distantes da estrela de neutrões e para além dos seus campos magnéticos – que se movem com o movimento da estrela morta.

As folhas atuais já eram conhecidas por serem responsáveis pela emissão de raios gama de pulsares de milissegundos, portanto o alinhamento entre as ondas de rádio e os raios gama indica um ponto de origem partilhado.

Isto também poderia explicar por que alguns pulsares de milissegundos têm perfis de ondas de rádio estranhos e fragmentados. O que os astrônomos observam, sejam ondas de rádio dos pólos, da camada atual, ou ambos, depende de como o pulsar está orientado em relação aos nossos telescópios.

Um resultado útil desta investigação e das suas descobertas é o facto de que os pulsares de milissegundos deveriam ser mais fáceis de detectar do que os astrónomos tinham teorizado anteriormente. Isso ocorre porque as ondas de rádio emanam em uma gama mais ampla de direções, em vez de apenas em um cone estreito vindo dos pólos. Isso significa que um pulsar não precisa estar perfeitamente alinhado com a Terra para ser observado através das suas emissões de rádio.

Embora isto seja uma boa notícia para projetos como a medição de ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais que utilizam grandes conjuntos de pulsares, a equipa ainda está intrigada sobre como os pulsos de rádio podem ser gerados tão longe das estrelas de neutrões e dos turbulentos ambientes imediatos que elas geram.

“Entender de onde vêm os seus sinais – e porque têm a aparência que têm – é essencial para usá-los como instrumentos de precisão”, disse o membro da equipe Michael Kramer, do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR), Alemanha, no comunicado.