Primeiro pulsar ultraluminoso - Estrela morta incrivelmente brilhante

Esta animação mostra uma estrela de nêutrons - o núcleo de uma estrela que explodiu em uma supernova massiva. Esta estrela de nêutrons particular, é conhecido como um pulsar, porque ele envia feixes de raios-X que varrem a Terra como faróis. (Crédito: NASA / JPL-Caltech)
Esta animação mostra uma estrela de nêutrons – o núcleo de uma estrela que explodiu em uma supernova massiva. Essa estrela de nêutrons particular, é conhecida como um pulsar, porque ela envia feixes de raios-X parecidos com faróis. (Crédito: NASA / JPL-Caltech)


Astrônomos que trabalham com o telescópio espectroscópico nuclear matriz da NASA (conhecido como NuSTAR), liderados pela Caltech ( California Institute of Technology ), descobriram uma remanescente estelar que pulsa com a energia de cerca de 10 milhões de sóis. O objeto, que se pensava inicialmente ser um buraco negro, devido ao seu imenso poder gravitacional e energia, era na verdade um pulsar (estrela de nêutrons), que é que sobra de uma estrela após uma supernova, e possuí grande densidade e velocidade de rotação.“Esta pequena e compacta remanescente estelar é uma potência.

Nós nunca vimos nada assim”, diz Harrison, pesquisador principal do NuSTAR e Benjamin M. Rosen Professor de Física da Caltech. ” Todos nós pensamos que um objeto com tanta energia tinha que ser um buraco negro. Dom Walton, um estudioso de pós-doutorado da Caltech, que trabalha com dados NuSTAR, diz que, com a sua energia extrema, este pulsar leva o prêmio máximo na categoria de estranheza. Pulsares normalmente possuem cerca de uma e duas vezes a massa de nosso sol. E este novo pulsar, presumivelmente cai na mesma categoria, com o pequeno detalhe que brilha aproximadamente 100 vezes mais do que a teoria sugere que seria possível com base em sua massa.“Nós nunca vimos um pulsar ser tão brilhante”, diz Walton.

“Honestamente, não sei como isso acontece, e os teóricos terão de estudá-lo por um longo tempo.” Além de ser estranha e incomum, a descoberta vai ajudar os cientistas a entender melhor as fontes de raios-X super brilhantes, chamadas fontes de raios-X ultraluminosas ( ou simplesmente ULXs).Harrison, Walton e seus colegas descrevem a detecção deste primeiro pulsar ultraluminoso em um artigo que aparece na edição atual da Nature.“Esta foi certamente uma descoberta inesperada”, diz Harrison. “Na verdade, estávamos procurando algo totalmente diferente quando descobrimos isso.”

A DESCOBERTA DO PULSAR ULTRALUMINOSO

No início deste ano, astrônomos em Londres detectaram uma supernova espetacular, em uma galáxia relativamente próxima chamada de Messier 82 (M82), popularmente conhecida como galáxia do charuto, a cerca de 12 milhões de anos-luz de distância da Terra. Devido à raridade do caso, vários telescópios ao redor do mundo (e no espaço também), apontaram seu olhar para estudar as consequências dessa incrível explosão.Além da supernova, M82 abriga uma série de outras ULXs. Quando Matteo Bachetti da Université de Toulouse, na França, o principal autor deste novo papel, dei uma olhada mais de perto estas ULXs segundo os dados do NuSTAR.“Isso foi uma grande surpresa”, diz Harrison.

“Durante décadas, todo mundo pensa que essas fontes de raios-X ultraluminosas tinham que ser buracos negros. Mas os buracos negros não têm uma forma de criar essa pulsação.”Entretanto, os pulsares possuem. Eles são como ímãs gigantes que emitem radiação de seus pólos magnéticos. Como eles giram, um observador de fora com um telescópio de raios-X, situado no ângulo direito, iria ver poderosos flashes de luz como o feixe de varridos periodicamente através do campo do observador, como um farol.A razão pela qual a maioria dos astrônomos acreditavam que os buracos negros alimentavam as ULXs, é que os buracos negros podem possuir até 10 bilhões de vezes a massa do sol, o que torna sua força gravitacional muito mais poderosa do que a de um pulsar.

E uma vez que a matéria cai no buraco negro a energia gravitacional a transforma em calor, que cria a luz de raios-X. Quanto maior o buraco negro, mais energia há para fazer o objeto brilhar.  Surpresos ao ver os flashes vindos de M82, a equipe que trabalha com o NuSTAR verificou novamente os os dados, e os flashes estavam realmente lá, com um pulso aparecendo a cada 1,37 segundo. O próximo passo foi descobrir qual fonte de raios-X produzia os flashes. Walton e vários outros pesquisadores da Caltech analisaram os dados do NuSTAR e um segundo telescópio de raios-X da NASA, o famoso Chandra, para descartar cerca de 25 diferentes fontes de raios-X, para finalmente eleger o ULX que foi nomeado de M82X-2 como a origem dos flashes.

Com o pulsar e sua localização dentro M82 identificados, ainda existem muitas perguntas deixadas para responder. Ele é muitas vezes maior do que o limite de Eddington, uma orientação de base física que define um limite superior para o brilho que um objeto de determinada massa deve ser capaz de alcançar.“Esta é a mais extrema violação desse limite que eu já vi”, diz Walton. “Nós já sabíamos que as coisas podem passar esse limite por uma pequena quantidade, mas isso ultrapassa muito esse limite. O NuSTAR foi desenvolvido para fazer descobertas como essa. Não é apenas um telescópio espacial ver raios-X de alta energia, mas vê-los de uma forma única. Ao invés de capturar as imagens da mesma maneira que uma câmera de celular faz, – integrando a luz de tal forma que as imagens borram se você se mover – o NuSTAR detecta partículas individuais de luz de raios-X e marcas quando eles são medidos.

Isso permite que a equipe as sincronize.Agora que a equipe NuSTAR mostrou que este ULX é um realmente um pulsar, Harrison aponta que muitos outros ULXs conhecidos podem ser na verdade pulsares também. “Todo mundo tinha assumido que todas essas fontes eram buracos negros. Agora eu acho que temos de voltar à prancheta e decidir se isso é realmente verdade. Este poderia ser apenas um objeto único, uma anomalia, ou pode ser que eles não são sejam tão incomuns assim. Nós simplesmente não sabemos. Precisamos de mais observações para ver se outros ULXs estão pulsando por ai.”

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