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Telescópio espacial da NASA mapeia campos magnéticos do pulsar ‘Farol’
Pela primeira vez, os cientistas usaram o IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA para medir diretamente os campos magnéticos do PSR J1101-6101, um pulsar localizado dentro do que é frequentemente chamado de Nebulosa do Farol. Os resultados fornecem uma nova visão sobre a estrutura de alguns dos objetos mais extremos do cosmos, à medida que a NASA continua a explorar os segredos de como o universo funciona. UM artigo descrevendo os resultados publicado quinta-feira no Astrophysical Journal.
- Um pulsar é um tipo de estrela de nêutrons com um forte campo magnético que gira incrivelmente rápido. O pulsar no centro da Nebulosa do Farol gira 16 vezes por segundo.
- Estrelas de nêutrons são núcleos remanescentes de estrelas massivas, formadas no final de seus ciclos de vida, que possuem mais massa que o Sol. Eles estão condensados no tamanho de uma cidade, tornando-os laboratórios naturais para estudar física extrema.
- A polarização é uma propriedade da luz que descreve a direção das vibrações do seu campo elétrico. O grau de polarização é uma medida de quão alinhadas essas vibrações estão entre si.
Em junho de 2025, o IXPE passou quase 18 dias focado na Nebulosa do Farol.
Os astrônomos estudaram duas ramificações estreitas de raios X que se estendem desde o pulsar para entender melhor como os elétrons quase à velocidade da luz interagem com este sistema energético. A ramificação mais longa é conhecida como “filamento” e a mais curta é a “trilha”.
Quando as partículas de alta energia do pulsar colidem com o gás do espaço interestelar, elas formam um choque em proa, como a onda de proa formada na frente de um barco em alta velocidade. A maioria das partículas fica presa atrás deste choque em arco, formando o rastro turbulento atrás do pulsar.
Os investigadores suspeitam desde 2008 que as partículas de maior energia escapam através deste arco de choque para o espaço interestelar, fluindo ao longo das linhas do campo magnético da galáxia para criar o filamento longo e fino da nebulosa.
“Queríamos testar essa teoria”, disse Jack Dinsmore, estudante de graduação da Universidade de Stanford, que liderou o estudo. “A ‘arma fumegante’ viria medindo a polarização da luz, que indica a direção do campo magnético. Se o campo magnético apontar ao longo do filamento, isso confirma que as partículas do filamento estão fluindo ao longo do campo.”
Um desafio com estas medições é que a Nebulosa do Farol é relativamente ténue. Para resolver isso, os cientistas do IXPE desenvolveram métodos de análise avançados que utilizam todos os dados, evitando etapas simplificadas que poderiam limitar as informações. Com estas novas ferramentas e as novas observações do Farol, a equipa científica mediu com sucesso a polarização do filamento. Essas técnicas também forneceram uma medição de polarização da trilha e do sinal de emissão do pulsar.
A sua análise confirmou com mais de 99% de confiança que o campo magnético de facto se alinha com o fluxo das partículas.
Embora a direção paralela confirme modelos para o movimento da partícula, o grau de polarização foi alto o suficiente para levantar novas questões.
“Muitos dos modelos de filamentos assumem forte turbulência magnética”, disse Roger Romani, professor da Universidade de Stanford e coautor deste artigo. “O alto grau de polarização que medimos indica menor turbulência do que esses modelos exigem.”
As observações do IXPE também mostraram que o campo magnético responsável pela emissão de raios X tinha que ser paralelo à trilha. No entanto, os autores recolheram observações de radiofrequência mostrando um campo magnético apontando quase exatamente perpendicularmente.
“A notável divergência nas orientações do campo magnético observada entre os comprimentos de onda do rádio e dos raios X fornece evidências convincentes da natureza altamente estruturada destes objetos”, disse Niccolò Bucciantini do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica e coautor do estudo. “Isto marca a primeira indicação clara de que partículas de energias diferentes ocupam regiões distintas dentro do sistema, sugerindo a presença de mecanismos de aceleração múltiplos, e potencialmente muito diferentes, em ação.”
A missão IXPE, que continua a fornecer dados sem precedentes que permitem descobertas inovadoras sobre objetos celestes em todo o universo, é uma missão conjunta da NASA e da Agência Espacial Italiana com parceiros e colaboradores científicos em 12 países. É liderado pelo Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, e a BAE Systems, Inc. gerencia as operações de espaçonaves junto com o Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado em Boulder.
Saiba mais sobre a missão contínua do IXPE aqui:
