Astrônomos desvendam mudanças no brilho de um pulsar

Com informações do ESO - 30/08/2023

Esta imagem artística mostra o pulsar retirando gás da sua estrela companheira. Este gás acumula-se num disco e vai caindo lentamente de volta no pulsar, acabando por ser expelida sob a forma de um jato estreito.
[Imagem: ESO/M. Kornmesser]

Enigmas dos pulsares

Os pulsares são corpos celestes misteriosos, mas um deles vem apresentando um comportamento ainda mais estranho, alternando entre dois modos de brilho quase constantemente.

Para tentar desvendar esse mistério, astrônomos montaram uma campanha de observação envolvendo 12 telescópios no solo e no espaço.

Um pulsar, ou estrela de nêutrons, é uma estrela morta, altamente magnética e de rotação rápida, que emite um feixe de radiação eletromagnética para o espaço. À medida que gira, esse feixe varre o cosmos - tal como um farol que varre o seu espaço circundante - e é detectado pelos astrônomos quando intercepta a linha de visão da Terra.

Este efeito faz com que a estrela pareça pulsar em brilho quando observada a partir do nosso planeta, daí o seu nome.

Com estas novas observações, os astrônomos descobriram agora que súbitas ejeções de matéria, lançadas pelo pulsar em períodos muito curtos, são responsáveis por uma mudança peculiar no brilho dos pulsos deste pulsar esquisitão.

"Acabamos de observar eventos cósmicos extraordinários, onde enormes quantidades de matéria, semelhantes a balas de canhão cósmicas, são lançadas para o espaço num espaço de tempo muito curto (da ordem das dezenas de segundos), por um objeto celeste pequeno e denso que gira a velocidades extremamente elevadas," contou Maria Cristina Baglio, da Universidade New York de Abu Dhabi.

Dois modos de pulsação

O corpo celeste observado é o J1023 (seu nome completo é PSR J1023+0038), localizado a cerca de 4500 anos-luz de distância da Terra, na constelação do Sextante.

Uma peculiaridade do J1023 é que ele orbita próximo de outra estrela e, durante a última década, tem estado ativamente capturado matéria dessa companheira, matéria esta que se acumula em um disco ao seu redor, e então vai caindo lentamente na sua direção.

Desde que este processo de acumulação de matéria começou, o "farol" do pulsar (seu feixe de varrimento) praticamente desapareceu e o pulsar começou a alternar incessantemente entre dois modos: No modo "alto", o pulsar emite raios X brilhantes, ultravioleta e luz visível; no modo "baixo", ele se torna mais fraco para essas frequências, mas emite mais nas ondas rádio.

O pulsar pode permanecer em cada modo durante vários segundos ou minutos, mudando depois para o outro modo em apenas alguns segundos.

"Descobrimos que a mudança de modo resulta de uma intrincada interação entre o vento do pulsar - um fluxo de partículas de alta energia que se afasta do pulsar - e a matéria que flui em direção ao pulsar," contou Francesco Zelati, do Instituto de Ciências do Espaço em Barcelona, na Espanha.

Envolvimento da matéria

No modo baixo, a matéria que flui em direção ao pulsar é expelida em um jato estreito, perpendicular ao disco. Gradualmente, essa matéria se acumula cada vez mais perto do pulsar e começa a ser atingida pelo vento que sopra da estrela pulsante, o que dá origem ao aquecimento da matéria.

O sistema passa então para o modo alto, brilhando intensamente em raios X, ultravioleta e luz visível. Eventualmente, bolhas desta matéria quente são removidas pelo pulsar através do jato. Com menos matéria quente no disco, o sistema brilha menos, mudando de novo para o modo baixo.

Apesar desta descoberta ter desvendado o mistério do estranho comportamento de J1023, os astrônomos ainda têm muito a descobrir com o estudo deste sistema único e os telescópios continuarão apontando para ele. Mas a grande expectativa é pelo término do ELT (Extremely Large Telescope), do Observatório Europeu do Sul, atualmente em construção no Chile, que oferecerá uma visão sem precedentes dos mecanismos de comutação do J1023.

"O ELT permitir-nos-á obter informações essenciais sobre a forma como a abundância, a distribuição, a dinâmica e a energia da matéria que flui em torno do pulsar são afetadas pela comutação de modos," disse Sergio Campana, coautor deste estudo.

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