Primeiro avistamento: o bizarro jato de “irrigador de jardim” da estrela de nêutrons é capturado

Pela primeira vez, astrônomos capturaram uma imagem de uma estrela de nêutrons emitindo um jato em forma de S, semelhante a um irrigador de jardim, no sistema binário Circinus X-1, localizado a mais de 30.000 anos-luz de distância.

Imagem de rádio do jato de precessão em forma de S lançado pela estrela de nêutrons em Circinus X-1. Tanto o Cir X-1 em si (centro da imagem) quanto uma fonte de fundo foram subtraídos da imagem para tornar o formato de S mais claro. Os jatos são fluxos rápidos e estreitos de material para fora do Cir X-1. O tamanho dos jatos contra o céu é o mesmo tamanho aparente de uma moeda vista a 100 metros de distância, mas seu tamanho real é maior do que cinco anos-luz. Crédito: Fraser Cowie 

Pela primeira vez, astrônomos capturaram uma imagem de uma estrela de nêutrons emitindo um jato em forma de S, semelhante a um irrigador de jardim, no sistema binário Circinus X-1, localizado a mais de 30.000 anos-luz de distância.

Este fenômeno, semelhante à precessão observada em buracos negros, ilustra a mudança de direção do jato devido à atração gravitacional de um disco de gás quente. A descoberta foi feita usando o radiotelescópio MeerKAT, e as descobertas fornecem insights sobre a dinâmica das estrelas de nêutrons e a mecânica do lançamento do jato.

Um estranho jato “semelhante a um irrigador de jardim” vindo de uma estrela de nêutrons foi fotografado pela primeira vez.

A estrutura em forma de S é criada quando o jato muda de direção devido à oscilação do disco de gás quente ao redor da estrela – um processo chamado precessão, que foi observado com buracos negros, mas, até agora, nunca com estrelas de nêutrons.

https://youtube.com/shorts/y_K9L2hnUn8

Animação de choques de terminação em movimento do Circinus-1. Essas são regiões onde o jato colide violentamente com o material ao redor, causando uma onda de choque viajando a uma fração significativa da velocidade da luz. Crédito: Fraser Cowie.

Imagem de rádio do telescópio MeerKAT mostrando Circinus X-1 no centro, dentro do remanescente esférico da supernova em que nasceu. As ondas de choque causadas pelos jatos são vistas acima e abaixo de Cir X-1, e a estrutura em forma de S nos jatos é um tanto obscurecida por uma fonte brilhante no fundo. Crédito: Fraser Cowie

Fenômenos Cósmicos em Circinus X-1

Este objeto em particular fica no sistema binário Circinus X-1 a mais de 30.000 anos-luz da Terra e se formou a partir do núcleo de uma estrela supergigante massiva que entrou em colapso na mesma época em que Stonehenge foi construído.

É tão denso que uma colher de chá de seu material pesa tanto quanto o Monte Everest.

Os sistemas binários têm duas estrelas que são unidas pela gravidade. No caso de Circinus X-1, uma delas é uma estrela de nêutrons.

Tanto as estrelas de nêutrons quanto os buracos negros são monstros cosmológicos que se formam quando as maiores estrelas do Universo morrem e entram em colapso sob sua própria gravidade.

No entanto, os últimos são consideravelmente mais massivos e só podem ser detectados por seus efeitos gravitacionais, enquanto os primeiros podem ser observados diretamente, apesar de sua densidade.

Eles são alguns dos objetos mais extremos do Universo e têm interiores quase inteiramente feitos de nêutrons.

Observações com MeerKAT

O jato emanando da estrela de nêutrons foi avistado por uma equipe de astrônomos da Universidade de Oxford, que usou o MeerKAT, um radiotelescópio na África do Sul, para criar as imagens mais detalhadas e de alta resolução de Circinus X-1.

As imagens, que foram apresentadas no Encontro Nacional de Astronomia desta semana na Universidade de Hull, incluem a primeira imagem de um jato em forma de S vindo de uma estrela de nêutrons confirmada – um avanço que pode ajudar a desvendar a física extrema por trás do fenômeno astronômico.

O pesquisador líder Fraser Cowie disse que havia outro sistema conhecido por seus jatos em forma de S, chamado SS433, mas resultados recentes sugerem que o objeto é provavelmente um buraco negro.

“Esta imagem é a primeira vez que vemos fortes evidências de um jato em precessão de uma estrela de nêutrons confirmada”, disse ele.

“Essa evidência vem tanto do formato simétrico em S do plasma emissor de rádio nos jatos quanto da onda de choque rápida e ampla, que só pode ser produzida por um jato mudando de direção.

“Isso dará informações valiosas sobre a física extrema por trás do lançamento do jato, um fenômeno que ainda não é bem compreendido.”

Acreção e dinâmica de jatos

A enorme densidade da estrela de nêutrons cria uma forte força de gravidade que retira gás da estrela companheira, formando um disco de gás quente ao redor dela que desce em espiral em direção à sua superfície.

Esse processo, chamado de acreção, libera enormes quantidades de energia por segundo com mais potência do que um milhão de sóis. Parte dessa energia alimenta jatos – feixes estreitos de material que flui do sistema binário viajando perto da velocidade da luz.

Atualizações recentes no telescópio MeerKAT resultaram em excelente sensibilidade e imagens de alta resolução. Com elas, a equipe viu evidências claras de uma estrutura em forma de S, semelhante em forma à água pulverizada de um aspersor de jardim, no jato do Circinus X-1.

Não apenas isso, mas os pesquisadores também descobriram choques de terminação em movimento – os primeiros registrados de um binário de raios X. Essas são regiões onde o jato colide violentamente com o material ao redor, causando uma onda de choque.

A equipe de Cowie mediu as ondas se movendo a aproximadamente 10 por cento da velocidade da luz, confirmando que elas foram causadas pelo jato rápido e não por algo mais lento, como um vento de material das estrelas.

“O fato de essas ondas de choque abrangerem um ângulo amplo concorda com nosso modelo”, disse Cowie. “Portanto, temos duas fortes evidências nos dizendo que o jato da estrela de nêutrons está em precessão”.

Medir a velocidade das ondas de choque também ajudará os astrônomos a entender do que o jato que as causa é feito.

As ondas de choque agem efetivamente como aceleradores de partículas no espaço, produzindo raios cósmicos de alta energia, e a energia máxima das partículas que podem ser aceleradas depende de sua velocidade.

Direções de Pesquisa Futuras

“Circinus X-1 é um dos objetos mais brilhantes no céu de raios X e tem sido estudado por mais de meio século,” disse Cowie. “Mas, apesar disso, ele continua sendo um dos sistemas mais enigmáticos que conhecemos.

“Vários aspectos de seu comportamento não são bem explicados, então é muito gratificante ajudar a lançar uma nova luz sobre este sistema, com base em 50 anos de trabalho de outros.”

Ele acrescentou: “Os próximos passos serão continuar monitorando os jatos e ver se eles mudam ao longo do tempo da maneira que esperamos.

“Isso nos permitirá medir suas propriedades com mais precisão e continuar a aprender mais sobre este objeto intrigante.”

A pesquisa foi realizada como parte dos projetos X-KAT e ThunderKAT no telescópio MeerKAT operado pelo Observatório de Radioastronomia da África do Sul (SARAO). As observações foram realizadas usando os receptores de banda S recentemente instalados fornecidos pelo Instituto Max-Planck (MPG).’,

Fonte: scitechdaily.com