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Missão NASA-JAXA XRISM vê o ‘Vento’ do Pulsar Gathering Companion
Usando dados do observatório XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopia Mission), liderado pelo Japão, os astrónomos observaram diretamente o fluxo de uma estrela gigante, chamado vento estelar, sendo capturado pela sua companheira compacta e fornecendo a fonte de energia para fortes explosões de raios-X. A pesquisa faz parte da exploração do universo extremo pela NASA para entender melhor como o cosmos funciona.
“Nunca vimos indicações claras de plasma de vento caindo sobre um objeto compacto”, disse Roi Rahin, pesquisador da UMBC (Universidade de Maryland, Condado de Baltimore) e Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland. “Agora podemos testar nossa compreensão desses processos com muito mais detalhes.”
UM papel descrevendo as descobertas publicadas sexta-feira na revista Science Advances.
O sistema alvo é BP Crucis, um binário de raios X de alta massa localizado a cerca de 13.000 anos-luz de distância, na constelação meridional de Crux. A estrela primária, conhecida como Wray 977, é uma hipergigante azul com cerca de 40 vezes a massa do Sol e 60 vezes o seu tamanho. É tão grande, quente e luminoso que o gás ionizado flui constantemente para longe dele, um fenômeno que os astrônomos chamam de vento estelar.
Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Laboratório de Imagens Conceituais
A companheira da supergigante é uma pequena mas poderosa estrela de nêutrons chamada GX 301-2. O núcleo esmagado de uma estrela que há muito tempo explodiu como uma supernova, acumula mais do que a massa do Sol numa bola com cerca de 20 quilómetros de diâmetro. Girando a cada 11 minutos, ele envia um feixe de raios X em direção à Terra, o que o classifica como um pulsar.
Duas vezes durante a órbita de 41,5 dias do pulsar, perto dos pontos mais próximos e mais distantes da estrela primária, ocorrem fortes explosões de raios X durante vários dias. Os astrónomos pensam que a influência gravitacional do pulsar sobre a estrela cria um fluxo de plasma especialmente denso. As explosões ocorrem quando o pulsar atravessa esta corrente e captura parte de sua matéria. As erupções mais fortes acontecem perto da estrela, onde a corrente é mais densa.
Os pesquisadores direcionaram o sistema com XRISMO em 1º de fevereiro de 2025, observando-o por cerca de 16 horas perto do final de uma dessas explosões mais fortes. O instrumento Resolve do observatório, desenvolvido em conjunto pela NASA e JAXA (Agência de Exploração Aeroespacial do Japão), capturou espectros de raios X altamente detalhados, revelando linhas de emissão e absorção que mudam rapidamente. Em particular, as linhas de absorção do ferro altamente ionizado revelaram a velocidade e a direção do plasma relativamente próximo do pulsar.
Centro de Voo Espacial Goddard da NASA
Quando Rahin viu esses espectros pela primeira vez, ele percebeu que nunca tinha visto nada parecido antes. Ele vasculhou a literatura científica em busca de observações semelhantes e não encontrou nada.
“Ficou claro que estas observações eram inovadoras, mas ao mesmo tempo isso significava que a análise tinha que ser especialmente detalhada”, disse Nazma Islam, coautora anteriormente na UMBC e NASA Goddard e agora professora assistente no Centro Manipal de Ciências Naturais, na Índia. “Pudemos ver como o denso fluxo de plasma atua muito perto da estrela de nêutrons.”
Rahin e sua equipe mostram que as linhas de absorção de ferro que observaram estão deslocadas para energias mais baixas do que seriam se medidas em laboratório. Este deslocamento, denominado desvio para o vermelho, indica movimento para longe do observador, o que significa que o gás está fluindo em direção ao pulsar. A extensão do redshift indica a velocidade do plasma. A análise da equipa indica que o gás está a correr em direção ao pulsar a velocidades de cerca de 540.000 km/h.
Eis o que os investigadores pensam que está a acontecer: à medida que o pulsar entra na corrente, ele transporta o gás para um disco espesso, confuso e turbulento. Este gás desce em espiral até o pulsar, aquece e emite raios X para alimentar as explosões.
À medida que o pulsar avança na corrente, o disco turbulento se rompe. Os astrónomos suspeitam que à medida que o pulsar se move mais diretamente no fluxo, a corrente já não tem o momento angular necessário para manter o disco. Assim que o disco se dissipa, o plasma flui diretamente para a estrela de nêutrons. As observações com XRISM ocorreram perto do final desta fase.
Então, à medida que o pulsar se aproxima do fim do fluxo, um disco confuso retorna brevemente, desta vez girando na direção oposta. E então também desaparece quando o pulsar sai. Ao todo, o pulsar leva cerca de quatro dias para transitar pela corrente.
“O sistema BP Crucis é um laboratório ideal para estudar a acreção de pulsares alimentados pelo vento, e o espectrômetro Resolve sensível e de alta resolução do XRISM é um instrumento ideal para avançar nossa compreensão dos processos envolvidos”, disse Brian Williams, cientista do projeto da missão na NASA Goddard.
Para saber mais sobre a missão XRISM, visite:
