A ciência por trás da imagem da ‘mão fantasma’ da NASA

Tal como os médicos usam raios X para estudar anatomia, os astrónomos miraram num pulsar para aprender como o seu campo magnético afecta a nebulosa que o rodeia.

Uma mão fantasmagórica vinda do espaço é na verdade um pulsar e sua nebulosa de vento associada, fotografada pelo Chandra e pelo IXPE. Crédito: Raio X: NASA/CXC/Stanford Univ./R. Romani et al. (Chandra); NASA/MSFC (IXPE); Infared: NASA/JPL-Caltech/DECaPS; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt) 

Dois dos observatórios de raios X em órbita da NASA combinaram esforços neste Halloween, imaginando uma mão fantasma chegando até nós vinda do espaço. Mas nem tudo é o que parece. Esta mão esquelética é na verdade o gás brilhante de uma nebulosa de vento pulsar . 

Esta nebulosa, energizada pelo remanescente superquente e supermagnético de uma estrela que explodiu há cerca de 1.500 anos. E é o assunto assustador de um esforço combinado entre o Observatório de Raios-X Chandra da NASA e o Explorador de Polarimetria de Raios-X de Imagem (IXPE).

Um remanescente fantasmagórico

Localizado a cerca de 16.000 anos-luz de distância, este é o pulsar PSR B1509-58 e a sua nebulosa de vento associada, catalogada separadamente como MSH 15-52. Quando uma estrela massiva morre numa explosão de supernova, pode deixar para trás uma estrela de neutrões: uma bola de neutrões do tamanho de uma cidade, em rotação rápida e com um poderoso campo magnético. À medida que a estrela, chamada pulsar , gira, ela emite feixes de matéria e antimatéria de seus pólos, como um acelerador de partículas cósmicas. Esses feixes varrem o gás deixado pela explosão, iluminando-o como uma nebulosa de vento pulsar.

Nesse caso, o próprio pulsar está localizado na base da palma da mão, onde o pulso seria fixado, enquanto a mão fantasmagórica que se estende para o canto superior direito é a nebulosa.

Medindo campos magnéticos

O IXPE é um instrumento único projetado para ajudar os astrônomos a desvendar o funcionamento dos campos magnéticos. O telescópio observa a polarização, ou orientação, dos campos magnéticos, o que pode revelar como os campos magnéticos interagem com o material ao seu redor.

Neste caso, campos magnéticos altamente polarizados se afastam da estrela de nêutrons para o canto superior direito, criando os “ossos” da mão à medida que as partículas se afastam do pulsar e brilham em raios X. Um alto nível de polarização significa que as linhas do campo magnético estão orientadas em linha reta no espaço – um sinal de que há muito pouca turbulência na região, o que pode fazer com que o campo magnético fique torcido e emaranhado.

O mesmo não acontece na base da “mão fantasma” — ali, o jato do pulsar mostra baixa polarização perto da estrela de nêutrons, então o campo magnético parece se endireitar mais longe da estrela (no canto inferior esquerdo). Os astrónomos entendem que isto significa que a região perto do pulsar é bastante turbulenta à medida que expele partículas energéticas e depois fica mais calma e mais ordenada à distância.

“Os dados do IXPE nos fornecem o primeiro mapa do campo magnético na 'mão'”, disse o líder do estudo, Roger Romani, da Universidade de Stanford, em um comunicado à imprensa . “As partículas carregadas que produzem os raios X viajam ao longo do campo magnético, determinando a forma básica da nebulosa, como fazem os ossos da mão de uma pessoa.”

Esta não é a primeira nebulosa de vento pulsar que o IXPE observa, embora seja atualmente a detentora do recorde do objeto com a observação dedicada mais longa (17 dias). O IXPE também espreitou os campos magnéticos do Pulsar Caranguejo e do Pulsar Vela, dois pulsares particularmente famosos, e observou um comportamento semelhante. Isto pode indicar que as nebulosas de vento pulsar, embora tendam a parecer muito diferentes, comportam-se todas da mesma maneira.

Fonte: Astronomy.com