Chandra captura pulsares de aranha destruindo estrelas próximas

Um grupo de estrelas mortas conhecidas como “pulsares aranhas” estão destruindo estrelas companheiras ao seu alcance. Dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA sobre o aglomerado globular Omega Centauri estão ajudando os astrônomos a entender como esses pulsares-aranha atacam suas companheiras estelares.

Crédito: Raio X: NASA/CXC/SAO; Óptica: NASA/ESA/STScI/AURA; RI: NASA/JPL/Caltech; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/N. Wolk 

Um pulsar é o núcleo denso giratório que permanece depois que uma estrela massiva colapsa para formar uma estrela de nêutrons. Estrelas de nêutrons em rotação rápida podem produzir feixes de radiação. 

Como o feixe giratório de um farol, a radiação pode ser observada como uma poderosa fonte pulsante de radiação, ou pulsar. Alguns pulsares giram dezenas a centenas de vezes por segundo e são conhecidos como pulsares de milissegundos .

Os pulsares aranha são uma classe especial de pulsares de milissegundos e recebem esse nome devido aos danos que infligem a pequenas estrelas companheiras em órbita ao seu redor. Através dos ventos de partículas energéticas que saem dos pulsares aranha, as camadas externas das estrelas companheiras do pulsar são metodicamente removidas.

Os astrônomos descobriram recentemente pulsares de 18 milissegundos em Omega Centauri – localizado a cerca de 17.700 anos-luz da Terra – usando os radiotelescópios Parkes e MeerKAT. Dois astrônomos da Universidade de Alberta, no Canadá, analisaram os dados do Chandra do Omega Centauri para ver se algum dos pulsares de milissegundos emitia raios-X.

Eles encontraram pulsares de 11 milissegundos emitindo raios X, e cinco deles eram pulsares de aranha concentrados perto do centro de Omega Centauri. Em seguida, os pesquisadores combinaram os dados do Omega Centauri com as observações do Chandra de 26 pulsares aranhas em 12 outros aglomerados globulares .

Existem duas variedades de pulsares de aranha com base no tamanho da estrela que está sendo destruída. Os pulsares aranha "Redback" são estrelas companheiras prejudiciais que pesam entre um décimo e metade da massa do Sol. Enquanto isso, os pulsares aranha “viúva negra” estão danificando estrelas companheiras com menos de 5% da massa do Sol.

Uma imagem aproximada de Omega Centauri, em raios X e luz óptica, mostra a localização de alguns dos pulsares aranha. Os pulsares aranha são uma classe especial de pulsares de milissegundos e recebem esse nome devido aos danos que infligem a pequenas estrelas companheiras em órbita ao seu redor. Crédito: Raio X: NASA/CXC/SAO; Óptica: NASA/ESA/STScI/AURA; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

A equipe encontrou uma diferença clara entre as duas classes de pulsares de aranha, com os redbacks sendo mais brilhantes em raios X do que as viúvas negras, confirmando trabalhos anteriores. A equipe é a primeira a mostrar uma correlação geral entre o brilho dos raios X e a massa da companheira para pulsares aranhas, com pulsares que produzem mais raios X sendo emparelhados com companheiras mais massivas. Isto dá evidências claras de que a massa do companheiro dos pulsares aranha influencia a dose de raios X que a estrela recebe.

Acredita-se que os raios X detectados pelo Chandra sejam gerados principalmente quando os ventos de partículas que fluem para longe dos pulsares colidem com ventos de matéria que sopram para longe das estrelas companheiras e produzem ondas de choque semelhantes às produzidas por aeronaves supersônicas.

Os pulsares aranha são normalmente separados de seus companheiros por apenas cerca de uma a 14 vezes a distância entre a Terra e a Lua. Esta proximidade — cosmicamente falando — faz com que as partículas energéticas dos pulsares sejam particularmente prejudiciais para as suas estrelas companheiras.

Esta descoberta está de acordo com os modelos teóricos que os cientistas desenvolveram. Como estrelas mais massivas produzem um vento mais denso de partículas, há um choque mais forte – produzindo raios X mais brilhantes – quando o seu vento colide com as partículas do pulsar. A proximidade das estrelas companheiras aos seus pulsares significa que os raios X podem causar danos significativos às estrelas, juntamente com o vento do pulsar .

A visão nítida de raios X do Chandra é crucial para estudar pulsares de milissegundos em aglomerados globulares porque eles geralmente contêm um grande número de fontes de raios X em uma pequena parte do céu, tornando difícil distinguir as fontes umas das outras. Vários dos pulsares de milissegundos em Omega Centauri têm outras fontes de raios X não relacionadas a apenas alguns segundos de arco de distância. (Um segundo de arco é o tamanho aparente de uma moeda vista a uma distância de 4 km.)

O artigo que descreve esses resultados será publicado na edição de dezembro da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , e uma pré-impressão do artigo aceito está disponível no servidor de pré-impressão arXiv .

Fonte: phys.org